CN108907061B - 一种树头四通阀的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种树头四通阀的制造方法,包括第一次墩粗、第一次拔长、第二次墩粗、第二次拔长、第三次墩粗和第三次拔长等锻造步骤,还包括正火,淬火和回火热处理工艺。本发明的树头四通阀的制造方法能够有效提高树头四通阀的强度,使其能够达到15kpsi的高压环境,且屈服强度大于700MPa,抗拉强度大于800MPa,断后伸长率大于30%,断面收缩率大于70%,冲击试验KV8,平均值大于100J。得到的树头四通阀,能够满足3000m以下深海生产,具有耐高压(15kpsi)的特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种树头四通阀的制造方法。
背景技术
目前在深海油气资源的开发过程中,深海水下采油树设备应用十分广泛,且在深海油气资源开发中有着至关重要的作用。
水下采油树装置主要用于控制油气井生产时井口的流量和压力,作为实现海上油气田开发必不可少的重要设备,其工作状态直接决定了整个水下生产系统的运行状态。近年来,水下采油树装置的使用量逐年大幅增加,不同海域、不同油田区块及采油操作工况下所使用的水下采油树装置类型是不同的。
目前用于油田井口装置中的采油树,是由主阀、四通和清蜡阀采用分体式结构通过法兰盘、双头螺栓、双螺帽并紧组装而成的。
其中,树头四通阀为水下采油树系列阀体核心部件。需要能够满足3000m以下深海生产,具有耐高压(15kpsi)和大口径(476mm井口)的特性。
因此,需要一种树头四通阀的制造方法以解决上述问题。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷,提供一种树头四通阀的制造方法。
为解决上述技术问题,本发明的树头四通阀的制造方法所采用的技术方案为:
一种树头四通阀的制造方法,包括以下步骤:
1)、根据树头四通阀的尺寸选择梅花锭,将梅花锭加热至800-1250℃,将梅花锭的底盖和冒口切除,得到坯料。
2)、将步骤1)得到的坯料进行轴向墩粗,得到第一中间料,第一中间料的直径与高度比为:1.24-1.625;
3)、将步骤2)得到的第一中间料沿轴向进行整体拔长处理,得到第二中间料,其中,锻造比为1.62-1.72;
4)、将步骤3)得到的第二中间料进行轴向墩粗处理,得到第三中间料,其中,锻造比为1.62-1.72;
5)、将步骤4)得到的第三中间料沿轴向进行整体拔长处理,得到第四中间料,其中,锻造比为1.62-1.72;
6)、将步骤5)得到的第四中间料进行轴向墩粗处理,得到第五中间料,其中,锻造比为1.62-1.72;
7)、将步骤6)得到的第五中间料的两端分别沿轴向进行拔长处理,得到树头四通阀粗料,其中,锻造比为1.72-5.75;
8)、对树头四通阀粗料的两端切除余量,得到树头四通阀坯料;
9)、正火处理:将树头四通阀坯料加热至950±10℃,保温360分钟以上,然后空冷至室温;
10)、淬火处理:将步骤9)得到的树头四通阀坯料加热至650±10℃,并保温180分钟以上;继续加热至940±10℃,并保温360分钟以上,随后水冷处理;
11)、回火处理:将步骤10)得到的树头四通阀坯料加热至650±10℃,并保温780分钟以上,随后空冷至室温,得到树头四通阀。
更进一步的,步骤7)中锻造比为1.81或4.87。
更进一步的,步骤1)中切除底盖为梅花锭总重的2%-4%,切除切头为梅花锭总重的12%-16%。
更进一步的,所述梅花锭的材料由以下质量百分比含量的组份组成:0.28%~0.33%碳、0.2%~0.3%硅、0.5%~0.6%锰、0.9%~1.0%铬、0.3%~0.45%钼、0~0.02%磷、0~0.02%硫、0.3~0.50%镍、0.04~0.045%钒、0~0.02%铜、0.2~0.4%铝、0.3~0.5%钴,其余为Fe。
更进一步的,步骤9)中树头四通阀的入炉炉温小于等于600℃,升温速率小于等于200℃/h。
更进一步的,步骤10)中树头四通阀的入炉炉温小于等于600℃,升温速率小于等于200℃/h。
更进一步的,步骤11)中树头四通阀的入炉温度小于等于400℃,升温速率小于等于200℃/h。
更进一步的,步骤10)中将树头四通阀进行水冷淬火处理时,工件转移时间小于60秒。
更进一步的,步骤10)中将树头四通阀进行水冷淬火处理时,开始水温不超过38℃,结束水温不超过49℃。
有益效果:本发明的树头四通阀的制造方法能够有效提高树头四通阀的强度,使其能够达到15kpsi的高压环境,且屈服强度大于700MPa,抗拉强度大于800MPa,断后伸长率大于30%,断面收缩率大于70%,冲击试验KV8,平均值大于100J。得到的树头四通阀,能够满足3000m以下深海生产,具有耐高压(15kpsi)的特性。
附图说明
图1是本发明的树头四通阀的制造方法的锻造工艺流程图;
图2是本发明的树头四通阀的制造方法的热处理工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例,进一步阐明本发明,应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围,在阅读了本发明之后,本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1:
本发明的树头四通阀的树头四通阀的制造方法,包括以下步骤:
1)、根据树头四通阀的尺寸选择梅花锭,梅花锭的材料由以下质量百分比含量的组份组成:0.28%~0.33%碳、0.2%~0.3%硅、0.5%~0.6%锰、0.9%~1.0%铬、0.3%~0.45%钼、0~0.02%磷、0~0.02%硫、0.3~0.50%镍、0.04~0.045%钒、0~0.02%铜、0.2~0.4%铝、0.3~0.5%钴,其余为Fe。将梅花锭加热至800-1250℃。将梅花锭的底盖和冒口切除,得到坯料;切除底盖为梅花锭总重的2%-4%,切除切头为梅花锭总重的12%-16%。
2)、将步骤1)得到的坯料进行轴向墩粗,得到第一中间料,第一中间料的直径为1800mm,高度为1450mm,第一中间料的直径与高度比为1.24;
3)、将步骤2)得到的第一中间料沿轴向进行整体拔长处理,得到第二中间料,其中,锻造比为1.62;
4)、将步骤3)得到的第二中间料进行轴向墩粗处理,得到第三中间料,其中,锻造比为1.62;
5)、将步骤4)得到的第三中间料沿轴向进行整体拔长处理,得到第四中间料,其中,锻造比为1.62;
6)、将步骤5)得到的第四中间料进行轴向墩粗处理,得到第五中间料,其中,锻造比为1.62;
7)、将步骤6)得到的第五中间料的两端分别沿轴向进行拔长处理,得到树头四通阀粗料,其中,锻造比为1.72;
8)、对树头四通阀粗料的两端切除余量,得到树头四通阀坯料;
9)、正火处理:将树头四通阀坯料加热至950℃,保温380分钟,然后空冷至室温;树头四通阀的入炉炉温为600℃,升温速率为200℃/h。
10)、淬火处理:将步骤9)得到的树头四通阀坯料加热至650℃,并保温200分钟;继续加热至940℃,并保温380分钟以上,随后水冷处理;树头四通阀的入炉炉温为600℃,升温速率为200℃/h。将树头四通阀进行水冷淬火处理时,工件转移时间为30秒。树头四通阀进行水冷淬火处理时,开始水温不超过38℃,结束水温不超过49℃。
11)、回火处理:将步骤10)得到的树头四通阀坯料加热至650℃,并保温800分钟,随后空冷至室温,得到树头四通阀。树头四通阀的入炉炉温为400℃,升温速率为200℃/h。
其中,总的锻造比为1.62*1.62*1.62*1.62*1.72=11.84。
实施例2:
本发明的树头四通阀的树头四通阀的制造方法,包括以下步骤:
1)、根据树头四通阀的尺寸选择梅花锭,梅花锭的材料由以下质量百分比含量的组份组成:0.28%~0.33%碳、0.2%~0.3%硅、0.5%~0.6%锰、0.9%~1.0%铬、0.3%~0.45%钼、0~0.02%磷、0~0.02%硫、0.3~0.50%镍、0.04~0.045%钒、0~0.02%铜、0.2~0.4%铝、0.3~0.5%钴,其余为Fe。将梅花锭加热至800-1250℃。将梅花锭的底盖和冒口切除,得到坯料;切除底盖为梅花锭总重的2%-4%,切除切头为梅花锭总重的12%-16%。
2)、将步骤1)得到的坯料进行轴向墩粗,得到第一中间料,第一中间料的直径为1800mm,高度为1450mm,第一中间料的直径与高度比为1.24;
3)、将步骤2)得到的第一中间料沿轴向进行整体拔长处理,得到第二中间料,其中,锻造比为1.72;
4)、将步骤3)得到的第二中间料进行轴向墩粗处理,得到第三中间料,其中,锻造比为1.72;
5)、将步骤4)得到的第三中间料沿轴向进行整体拔长处理,得到第四中间料,其中,锻造比为1.72;
6)、将步骤5)得到的第四中间料进行轴向墩粗处理,得到第五中间料,其中,锻造比为1.72;
7)、将步骤6)得到的第五中间料的两端分别沿轴向进行拔长处理,得到树头四通阀粗料,其中,锻造比为4.87;
8)、对树头四通阀粗料的两端切除余量,得到树头四通阀坯料;
9)、正火处理:将树头四通阀坯料加热至940℃,保温400分钟,然后空冷至室温;树头四通阀的入炉炉温为550℃,升温速率为180℃/h。
10)、淬火处理:将步骤9)得到的树头四通阀坯料加热至640℃,并保温220分钟;继续加热至930℃,并保温420分钟以上,随后水冷处理;树头四通阀的入炉炉温为500℃,升温速率为190℃/h。将树头四通阀进行水冷淬火处理时,工件转移时间为40秒。树头四通阀进行水冷淬火处理时,开始水温不超过38℃,结束水温不超过49℃。
11)、回火处理:将步骤10)得到的树头四通阀坯料加热至640℃,并保温820分钟,随后空冷至室温,得到树头四通阀。树头四通阀的入炉炉温为380℃,升温速率为170℃/h。
其中,总的锻造比为1.72*1.72*1.72*1.72*4.87=24.78。
实施例3:
本发明的树头四通阀的树头四通阀的制造方法,包括以下步骤:
1)、根据树头四通阀的尺寸选择梅花锭,梅花锭的材料由以下质量百分比含量的组份组成:0.28%~0.33%碳、0.2%~0.3%硅、0.5%~0.6%锰、0.9%~1.0%铬、0.3%~0.45%钼、0~0.02%磷、0~0.02%硫、0.3~0.50%镍、0.04~0.045%钒、0~0.02%铜、0.2~0.4%铝、0.3~0.5%钴,其余为Fe。将梅花锭加热至800-1250℃。将梅花锭的底盖和冒口切除,得到坯料;切除底盖为梅花锭总重的2%-4%,切除切头为梅花锭总重的12%-16%。
2)、将步骤1)得到的坯料进行轴向墩粗,得到第一中间料,第一中间料的直径为1300mm,高度为800mm,第一中间料的直径与高度比为1.625;
3)、将步骤2)得到的第一中间料沿轴向进行整体拔长处理,得到第二中间料,其中,锻造比为1.65;
4)、将步骤3)得到的第二中间料进行轴向墩粗处理,得到第三中间料,其中,锻造比为1.65;
5)、将步骤4)得到的第三中间料沿轴向进行整体拔长处理,得到第四中间料,其中,锻造比为1.65;
6)、将步骤5)得到的第四中间料进行轴向墩粗处理,得到第五中间料,其中,锻造比为1.65;
7)、将步骤6)得到的第五中间料的两端分别沿轴向进行拔长处理,得到树头四通阀粗料,其中,锻造比为1.81;
8)、对树头四通阀粗料的两端切除余量,得到树头四通阀坯料;
9)、正火处理:将树头四通阀坯料加热至960℃,保温360分钟,然后空冷至室温;树头四通阀的入炉炉温为580℃,升温速率为150℃/h。
10)、淬火处理:将步骤9)得到的树头四通阀坯料加热至660℃,并保温180分钟;继续加热至950℃,并保温360分钟,随后水冷处理;树头四通阀的入炉炉温为580℃,升温速率为150℃/h。将树头四通阀进行水冷淬火处理时,工件转移时间为30秒。树头四通阀进行水冷淬火处理时,开始水温不超过38℃,结束水温不超过49℃。
11)、回火处理:将步骤10)得到的树头四通阀坯料加热至660℃,并保温780分钟,随后空冷至室温,得到树头四通阀。树头四通阀的入炉炉温为380℃,升温速率为150℃/h。
其中,总的锻造比为1.65*1.65*1.65*1.65*1.81=13.42。
实施例4:
本发明的树头四通阀的树头四通阀的制造方法,包括以下步骤:
1)、根据树头四通阀的尺寸选择梅花锭,梅花锭的材料由以下质量百分比含量的组份组成:0.28%~0.33%碳、0.2%~0.3%硅、0.5%~0.6%锰、0.9%~1.0%铬、0.3%~0.45%钼、0~0.02%磷、0~0.02%硫、0.3~0.50%镍、0.04~0.045%钒、0~0.02%铜、0.2~0.4%铝、0.3~0.5%钴,其余为Fe。将梅花锭加热至800-1250℃。将梅花锭的底盖和冒口切除,得到坯料;切除底盖为梅花锭总重的2%-4%,切除切头为梅花锭总重的12%-16%。
2)、将步骤1)得到的坯料进行轴向墩粗,得到第一中间料,第一中间料的直径为1300mm,高度为800mm,第一中间料的直径与高度比为1.625;
3)、将步骤2)得到的第一中间料沿轴向进行整体拔长处理,得到第二中间料,其中,锻造比为1.72;
4)、将步骤3)得到的第二中间料进行轴向墩粗处理,得到第三中间料,其中,锻造比为1.72;
5)、将步骤4)得到的第三中间料沿轴向进行整体拔长处理,得到第四中间料,其中,锻造比为1.72;
6)、将步骤5)得到的第四中间料进行轴向墩粗处理,得到第五中间料,其中,锻造比为1.72;
7)、将步骤6)得到的第五中间料的两端分别沿轴向进行拔长处理,得到树头四通阀粗料,其中,锻造比为5.75;
8)、对树头四通阀粗料的两端切除余量,得到树头四通阀坯料;
9)、正火处理:将树头四通阀坯料加热至950℃,保温360分钟,然后空冷至室温;树头四通阀的入炉炉温为600℃,升温速率为200℃/h。
10)、淬火处理:将步骤9)得到的树头四通阀坯料加热至650℃,并保温180分钟;继续加热至940℃,并保温360分钟,随后水冷处理;树头四通阀的入炉炉温为600℃,升温速率为200℃/h。将树头四通阀进行水冷淬火处理时,工件转移时间为30秒。树头四通阀进行水冷淬火处理时,开始水温不超过38℃,结束水温不超过49℃。
11)、回火处理:将步骤10)得到的树头四通阀坯料加热至650℃,并保温780分钟,随后空冷至室温,得到树头四通阀。树头四通阀的入炉炉温为390℃,升温速率为180℃/h。
其中,总的锻造比为1.72*1.72*1.72*1.72*5.75=50.32。
结果对比:
对树头四通阀进行综合力学性能试验,得到表1。
表1
试验结果综合分析:
本发明采用的锻造方法,通过结合特定的钢锭材料及轴向特定的锻造比例组合,有效地锻合钢锭内部的疏松、孔穴、裂纹等缺陷,提高了金属轴向的致密度和连续性。大大增强了其抗拉强度、屈服强度、延伸率和断面收缩率,且冲击功大大高于现有技术的水平。
本发明的树头四通阀的制造方法能够有效提高树头四通阀的强度,使其能够达到15kpsi的高压环境,且屈服强度大于700MPa,抗拉强度大于800MPa,断后伸长率大于30%,断面收缩率大于70%,冲击试验KV8,平均值大于100J。得到的树头四通阀,能够满足3000m以下深海生产,具有耐高压(15kpsi)的特性。
Claims (1)
1.一种树头四通阀的制造方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)、根据树头四通阀的尺寸选择梅花锭,将梅花锭加热至800-1250℃,将梅花锭的底盖和冒口切除,得到坯料;步骤1)中切除底盖为梅花锭总重的2%-4%,切除切头为梅花锭总重的12%-16%;所述梅花锭的材料由以下质量百分比含量的组份组成:0.28%~0.33%碳、0.2%~0.3%硅、0.5%~0.6%锰、0.9%~1.0%铬、0.3%~0.45%钼、0~0.02%磷、0~0.02%硫、0.3~0.50%镍、0.04~0.045%钒、0~0.02%铜、0.2~0.4%铝、0.3~0.5%钴,其余为Fe;
2)、将步骤1)得到的坯料进行轴向墩粗,得到第一中间料,第一中间料的直径与高度比为:1.24-1.625;
3)、将步骤2)得到的第一中间料沿轴向进行整体拔长处理,得到第二中间料,其中,锻造比为1.62-1.72;
4)、将步骤3)得到的第二中间料进行轴向墩粗处理,得到第三中间料,其中,锻造比为1.62-1.72;
5)、将步骤4)得到的第三中间料沿轴向进行整体拔长处理,得到第四中间料,其中,锻造比为1.62-1.72;
6)、将步骤5)得到的第四中间料进行轴向墩粗处理,得到第五中间料,其中,锻造比为1.62-1.72;
7)、将步骤6)得到的第五中间料的两端分别沿轴向进行拔长处理,得到树头四通阀粗料,其中,步骤7)中锻造比为1.81或4.87;
8)、对树头四通阀粗料的两端切除余量,得到树头四通阀坯料;
9)、正火处理:将树头四通阀坯料加热至950±10℃,保温360分钟以上,然后空冷至室温;步骤9)中树头四通阀的入炉炉温小于等于600℃,升温速率小于等于200℃/h;
10)、淬火处理:将步骤9)得到的树头四通阀坯料加热至650±10℃,并保温180分钟以上;继续加热至940±10℃,并保温360分钟以上,随后水冷处理;步骤10)中树头四通阀的入炉炉温小于等于600℃,升温速率小于等于200℃/h;步骤10)中将树头四通阀进行水冷淬火处理时,工件转移时间小于60秒;步骤10)中将树头四通阀进行水冷淬火处理时,开始水温不超过38℃,结束水温不超过49℃;
11)、回火处理:将步骤10)得到的树头四通阀坯料加热至650±10℃,并保温780分钟以上,随后空冷至室温,得到树头四通阀,步骤11)中树头四通阀的入炉温度小于等于400℃,升温速率小于等于200℃/h。
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