CN103464557A - 自升式钻井平台桩腿半圆板压制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自升式钻井平台桩腿半圆板压制方法，包括：将钢板放入加热炉中加热至910℃～960℃；将加热的钢板移到水槽入水，使钢板冷却至180℃～200℃；将冷却的钢板加热至600℃～650℃；将钢板快速移到压制设备上进行热压成型，获得成型半圆板；将成型半圆板加热至600℃～650℃；将成型半圆板快速移到压制设备上进行热压成型。本发明通过新型的工艺流程，合理的温度、压力和各环节时间等参数的控制，不仅保证了半圆板的性能指标，而且使内应力得到释放，有效解决了压制后回弹和内应力对变形的影响，保证了半圆板的尺寸精度。

Description

自升式钻井平台桩腿半圆板压制方法
技术领域
本发明涉及一种自升式钻井平台桩腿的加工方法，特别涉及一种自升式钻井平台桩腿半圆板压制方法。
背景技术
海上自升式钻井平台桩腿主弦管是钻井平台关键部件之一，而主弦管的组成部件半圆板则是桩腿主弦管的关键部件。之所以称半圆板为关键部件，一方面是由于半圆板加工是桩腿主弦管制造中加工难度大、精度要求高的部件，另一方面是由于其工作条件恶劣和复杂，对其材料和机械性能要求很高。由于国内尚没有半圆板成品生产能力，因此平台桩腿主弦管的半圆板一直依赖进口。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种自升式钻井平台桩腿半圆板压制方法，以制备出符合性能指标和尺寸精度半圆板。
为了解决上述问题，本发明提供了一种自升式钻井平台桩腿半圆板压制方法，包括如下步骤：
步骤1、将钢板放入加热炉中加热至910℃～960℃；
步骤2、将加热的钢板移到水槽入水，使钢板冷却至180℃～200℃；
步骤3、将冷却的钢板加热至600℃～650℃；
步骤4、将钢板快速移到压制设备上进行热压成型，获得成型半圆板；
步骤5、将成型半圆板加热至600℃～650℃；
步骤6、将成型半圆板快速移到压制设备上进行热压成型。
优选地，所述步骤1中，加热炉的升温速度为60℃/h～260℃/h，且钢板加热到设计温度后保持3.0h～4.0h。
优选地，所述步骤2中，钢板入水后保持0.25h～0.5h后出水。
优选地，所述步骤2中，同时监测水温变化，根据情况开启循环水系统，使水温低于65℃。
优选地，所述步骤2中，钢板移到水槽过程中，转移时间为30秒～50秒，并在10秒内调整好入水角度，使钢板整体入水。
优选地，所述步骤3和步骤5中，钢板或成型半圆板加热至设计温度后保持3.0h～6.0h。
优选地，所述步骤4和步骤6中，钢板或成型半圆板移到压制设备的时间为80秒～100秒。
优选地，所述步骤4和步骤6中，热压成型时，压到位后保持60～80秒。
在上述技术方案基础上，所述步骤2与步骤3之间还包括硬度检测，所述加热的硬度值大于等于HRC35，硬度值小于HRC35重新执行步骤2。
所述步骤6之后还包括：根据成型半圆板的实际变形情况对高出点进行校直处理。
本申请提供了一种自升式钻井平台桩腿半圆板压制方法，通过新型的工艺流程，合理的温度、压力和各环节时间等参数的控制，不仅保证了半圆板的性能指标，而且使内应力得到释放，有效解决了压制后回弹和内应力对变形的影响，保证了半圆板的尺寸精度。本申请自升式钻井平台桩腿半圆板压制方法所形成的半圆板热压成型工艺对打破国外同类产品市场垄断和重大海洋装备国产化都具有十分重要的意义。
具体实施方式
经本申请发明人研究发现，半圆板制备的主要难点在于：既要保证性能指标，如强度、低温冲击韧性、延伸率等，又要保证尺寸精度要求，而工艺对象的厚度达到50mm，直径仅520mm，属于大厚度、小直径加工。当采用现有加热→成型→淬火→回火的工艺流程制备半圆板时，由于该工艺流程是在半圆板成型后进行淬火加回火的热处理，虽然可以提高半圆板的机械性能，但成型的半圆板会出现严重的变形和扭曲，无法保证尺寸精度。因此，如何通过热处理达到性能要求、如何解决好影响变形的回弹和内应力是半圆板制备的关键。
本发明自升式钻井平台桩腿半圆板压制方法提出了一种新型的工艺流程，包括：加热→淬火→第一次回火→第一次热压成型→第二次回火→第二次热压成型。具体工艺流程说明如下：
首先进行切割，将切割好的钢板装入加热炉。
接下来，加热炉升温，将钢板加热至910℃～960℃。
该加热处理中，加热炉的升温速度设置在60℃/h～260℃/h，且钢板加热到设计温度后保持3.0h～4.0h。加热炉可以采用长8M、功率为500KW的长台车式电加热炉，将切割好的钢板按顺序装入加热炉，钢板叠放4层，确保每钢板间距≥250mm。考虑到半圆板是大厚度、小直径的热处理工件，本申请有针对性地设置了加热炉升温速度上限值。
接下来，对钢板进行淬火处理。将钢板入水，钢板入水后保持0.25h～0.5h后出水，使钢板冷却至180℃～200℃。
该淬火处理中，可同时监测水温变化，根据情况适当开启循环水系统，确保水温低于65℃。钢板移到水槽过程中，转移时间设置在30秒～50秒，并在10秒内调整好入水角度，使钢板整体入水。
接下来，进行第一次硬度检测，采用里氏硬度计测量淬火后钢板的硬度值。
按照设计要求，淬火后钢板的硬度值应大于等于HRC35，硬度值小于HRC35重新进行淬火处理。
接下来，进行第一次回火处理。将淬火后钢板放入加温炉中，加热至600℃～650℃后保温3.0h～6.0h。
该第一次回火处理中，回火温度是根据硬度检测数值设定的。加温炉可以采用台车式加温炉。
接下来，进行第一次压制处理，将加热好的钢板快速移到压制设备上，进行热压成型，获得成型半圆板。
该压制处理中，压制设备可以采用4000T油压机。钢板移到压制设备过程中，转移时间设置在80秒～100秒。热压成型时，压到位后保持60～80秒，并进行半圆板尺寸测量。
接下来，进行第二次回火处理。将成型半圆板放入加温炉中，加热至600℃～650℃后保温3.0h～6.0h。
接下来，进行第二次压制处理，将加热好的成型半圆板快速移到压制设备上，进行热压成型。
该压制处理中，压制设备可以采用4000T油压机。钢板移到压制设备过程中，转移时间设置在80秒～100秒。热压成型时，压到位后保持60～80秒，并进行半圆板尺寸测量。
接下来，进行校直处理。
该校直处理中，校直设备可以采用1200T液压机，将成型半圆板放置在水压机工作台上，根据成型半圆板的实际变形情况对高出点进行校直处理，并测量尺寸精度，直至满足尺寸公差要求。
通过上述处理流程，即制备出符合要求的半圆板。采用本申请自升式钻井平台桩腿半圆板压制方法所制备的半圆板的性能指标分别为：最小屈服强度690Mpa，最小抗拉强度760Mpa，最小延伸率16%，冲击试验最小平均值69J(-40℃)。
相对于现有技术成型后淬火、回火的工艺流程，本申请通过采用淬火后两次回火、压制的工艺流程，先对半圆板钢材的机械性能进行改变，而后再对半圆板进行热压成型，有效减少了半圆板影响变形的回弹及内应力。通过淬火获得了工件所要求的机械性能；通过第一次回火并热压处理降低了淬火后工件的脆性，减少或消除淬火产生的内应力，得到了所需要的韧性、塑性，同时回火还配合调整了硬度；通过第二次回火并热压处理减少或消除了工件的应力从而最大限度地减小了半圆板成型后的变形，保证了半圆板成型尺寸的稳定。两次回火加热压处理，保证了半圆板的成型尺寸并释放内应力，有效解决了压制后回弹和内应力对变形的影响。
本申请自升式钻井平台桩腿半圆板压制方法是厚板热处理技术、板材热加工成型技术、板材热成型应力消除技术的集成创新，在高强特厚钢的热处理和变形控制等工艺环节上提出了新的处理手段，通过新型的工艺流程，合理的温度、压力和各环节时间等参数的控制，不仅保证了半圆板的性能指标，而且使内应力得到释放，有效解决了压制后回弹和内应力对变形的影响，保证了半圆板的尺寸精度。本申请自升式钻井平台桩腿半圆板压制方法所形成的半圆板热压加工成型工艺对打破国外同类产品市场垄断和重大海洋装备国产化都具有十分重要的意义。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自升式钻井平台桩腿半圆板压制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、将钢板放入加热炉中加热至910℃～960℃；
步骤2、将加热的钢板移到水槽入水，使钢板冷却至180℃～200℃；
步骤3、将冷却的钢板加热至600℃～650℃；
步骤4、将钢板快速移到压制设备上进行热压成型，获得成型半圆板；
步骤5、将成型半圆板加热至600℃～650℃；
步骤6、将成型半圆板快速移到压制设备上进行热压成型。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中，加热炉的升温速度为60℃/h～260℃/h，且钢板加热到设计温度后保持3.0h～4.0h。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，钢板入水后保持0.25h～0.5h后出水。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，同时监测水温变化，根据情况开启循环水系统，使水温低于65℃。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，钢板移到水槽过程中，转移时间为30秒～50秒，并在10秒内调整好入水角度，使钢板整体入水。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3和步骤5中，钢板或成型半圆板加热至设计温度后保持3.0h～6.0h。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4和步骤6中，钢板或成型半圆板移到压制设备的时间为80秒～100秒。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4和步骤6中，热压成型时，压到位后保持60～80秒。
9.如权利要求1～8任一所述的方法，其特征在于，所述步骤2与步骤3之间还包括硬度检测，所述加热的硬度值大于等于HRC35，硬度值小于HRC35重新执行步骤2。
10.如权利要求1～8任一所述的方法，其特征在于，所述步骤6之后还包括：根据成型半圆板的实际变形情况对高出点进行校直处理。
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