CN102691014A - 一种r5级系泊链肯特卸扣的热处理工艺 - Google Patents

Abstract

一种R5级系泊链肯特卸扣的热处理工艺，是采用特种钢材料，由C、Mn、Si、Cr、Mo、Al、N、Ni、Cu、S、P、Fe元素按规定的百分比重量组成，并加工成肯特卸扣。将肯特卸扣淬火加热到980-1020℃，并保温160-200分钟，然后进行水冷；将淬火冷却后肯特卸扣回火加热到600-650℃，并保温180-220分钟，然后再次进行水冷；本发明经本领域授权单位测定，链条经热处理后最终得到的金相组织主要是回火索氏体，其抗拉强度为1000-1050MPa，屈服强度＜920MPa，屈强比≤0.92，完全满足对R5级肯特卸扣强韧性配合要求和船级社的相关规定。广泛运用于深海钻井平台上的R5级肯特卸扣的批量生产。

Description

一种R5级系泊链肯特卸扣的热处理工艺

技术领域：

本发明涉及到一种海洋系泊链附件，特别是涉及到一种R5级系泊链肯特卸扣的热处理工艺。

背景技术：

目前，用于深海钻井平台上的R5级系泊链是当今世界上最高等级的海洋系泊链，其具有高强度、强韧性、耐腐蚀和抗疲劳的技术特征。R5级肯特卸扣是连接系泊链的附件。中国海洋石油总公司正在建造中的“海洋石油981”深水半 潜式钻井平台，面临的是我国南海较为恶劣海况环境，最大风速可达到56.9米/秒，有义波高达13.7米，流速达2.2米/秒。如果使用R4级系泊链作为锚泊定位系统的锚链，其锚链直径至少达92毫米，配套的锚机尺寸和重量以及锚链舱也需随之增大，对于空间和空船重量受限的深水半潜式钻井平台来说显然不适用，因此需要采用更高等级的R5系泊链的附件，既能够控制尺寸和重量，又满足锚泊定位要求。

目前，在ABS锚链规范中，对于R5系泊链技术要求只有一个：抗拉强度为1000～1050MPa，其允许波动范围超过窄强度标准，现有窄强度范围钢允许波动范围为100MPa的规定，欧洲的相应标准也在100MPa左右。

根据船级社规范的要求，R5级肯特卸扣应该具有较高的强度和韧性，其抗拉强度≥1000MPa，屈服强度≥760MPa。由于R5级肯特卸扣具有较大的热处理敏感性，因此在工艺设计或执行工艺时，如果热处理工艺稍有差异，对R5级肯特卸扣性能的影响就很大。由此可见，热处理工艺是R5级肯特卸扣制造过程中的关键技术之一。对照船级社有关钢的回火温度下限值不低于590°的规定，而日本专利号为昭60-89551中强度为1000MPa的链条，其回火温度为560°，要实现这个指标，技术难度是很大的。因此必须通过合理的热处理工艺控制R5级肯特卸扣的强度，使其满足船级社的规范要求，并且能够实现大批量生产。

发明内容：

针对上述问题，本发明的目的就是要提供一种R5级系泊链肯特卸扣的热处理工艺，它能够完全满足对R5级肯特卸扣的强韧性要求，达到船级社相关规定。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种R5级系泊链肯特卸扣的热处理工艺，其特征在于：采用特种钢材料，元素含量按重量百分比包括：C：0.12-0.30，Mn：0.20-1.95，Si：0.15-0.50，Cr：0.50-2.50，Mo：0.20-0.60，Al：0.01-0.06，N：0.004-0.015，Ni＜1.50，Cu＜0.50，S≤0.005，P≤0.015，其余为Fe。

热处理工艺包括以下步骤：

1)、将肯特卸扣淬火加热到980-1020℃，并保温160-200分钟，然后进行水冷；

2)、将淬火冷却后肯特卸扣回火加热到600-650℃，并保温180-220分钟，然后再次进行水冷；

本发明由于采取以上技术方案，具有以下优点：1、本发明针对R5级肯特卸扣强韧性配合要求和船级社的相关规定，考虑到样品热处理试验条件、大批量生产系泊链的环境及设备的差异，最终采用了按调质处理设计的特种钢。2、本发明在R5肯特卸扣的制造过程中，对淬火和回火温度进行了控制，从而使该材料制造的链环的力学性能得到了很大改善。3、本发明为满足R5肯特卸扣热处理的要求，严格控制了肯特卸扣加热温度和保温时间，保证了肯特卸扣在淬火过程中能够吸收足够的热量，充分实现了奥氏体的转化；同时也保证了回火处理时，肯特卸扣能够实现预期的材料内部组织的转变。本发明经船级社认可单位测定，肯特卸扣链条经热处理后最终得到的金相组织主要是回火索氏体，其抗拉强度为1000-1050MPa，屈服强度＜920MPa，屈强比≤0.92，完全满足对R5级肯特卸扣强韧性配合要求和船级社的相关规定。广泛运用于深海钻井平台上的R5级肯特卸扣的批量生产。

具体实施方式：

一种R5级系泊链肯特卸扣的热处理工艺，其特征在于：采用特种钢材料，元素含量按重量百分比包括：C：0.12-0.30，Mn：0.20-1.95，Si：0.15-0.50，Cr：0.50-2.50，Mo：0.20-0.60，Al：0.01-0.06，N：0.004-0.015，Ni＜1.50，Cu＜0.50，S≤0.005，P≤0.015，其余为Fe。

热处理工艺包括以下步骤：

1)、将肯特卸扣淬火加热到980-1020℃，并保温160-200分钟，然后进行水冷；

2)、将淬火冷却后肯特卸扣回火加热到600-650℃，并保温180-220分钟，然后再次进行水冷。

具体实施时，针对R5级肯特卸扣强韧性配合要求，其屈强比≤0.92，本发明中R5级肯特卸扣的钢材是专门设计的特种钢，该特种钢中元素含量按重量百分比包括：C：0.12-0.30，Mn：0.20-1.95，Si：0.15-0.50，Cr：0.50-2.50，Mo：0.20-0.60，Al：0.01-0.06，N：0.004-0.015，Ni＜1.50，Cu＜0.50，S≤0.005，P≤0.015，其余为Fe。这种钢强度和韧性高，强度范围窄，屈强比不大于0.92，断裂韧性高，环境脆化敏感性低。

根据相关船级社的规定，考虑到样品热处理试验条件、大批量生产肯特卸扣的环境及设备的差异，本发明中R5级肯特卸扣的热处理工艺包括以下步骤：

1)、将肯特卸扣淬火加热到980-1020℃，并保温160-200分钟，然后进行水冷；

该淬火温度比通用淬火温度提高100℃以上，不仅提高了肯特卸扣的强度，而且使肯特卸扣成分更加均匀，提高肯特卸扣的韧性和断裂韧性，达到窄强度范围的要求，控制肯特卸扣的保温时间主要是用来保证肯特卸扣在淬火的过程中吸收足够的热量，充分实现奥氏体的转化；

2)、将淬火冷却后肯特卸扣回火加热到600-650℃，并保温180-220分钟，然后再次进行水冷；

此回火温度比常见高温回火的温度提高约100℃，且回火温度范围控制在600-650℃，一是为了满足船级社提高回火温度的新标准要求，二是有利于材料中的碳化物的析出和分布，而控制肯特卸扣的保温时间能够实现预期的材料内部组织的转变，增加回火时间可以使合金元素充分溶解从而提高链条的综合性能。

Claims (2)

1.一种R5级系泊链肯特卸扣的热处理工艺，其特征在于：采用特种钢材料，元素含量按重量百分比包括：C：0.12-0.30，Mn：0.20-1.95，Si：0.15-0.50，Cr：0.50-2.50，Mo：0.20-0.60，Al：0.01-0.06，N：0.004-0.015，Ni＜1.50，Cu＜0.50，S≤0.005，P≤0.015，其余为Fe。

2.一种R5级系泊链肯特卸扣的热处理工艺，其特征在于：热处理工艺包括以下步骤：

1)、将肯特卸扣淬火加热到980-1020℃，并保温160-200分钟，然后进行水冷；

2)、将淬火冷却后肯特卸扣回火加热到600-650℃，并保温180-220分钟，然后再次进行水冷。