CN113528763A - 超高强度大壁厚水下采油树井口连接器锻件的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超高强度大壁厚水下采油树井口连接器锻件的生产工艺，生产步骤如下：下料；锻造；锻后热处理；调质热处理；无损探伤及机械加工。本发明的优点在于：通过调整材料化学成分配比，改进锻造工艺，制定新的热处理工艺来提高8630材料的性能，使之在生产超高强度大壁厚的水下采油树井口连接器锻件时具备极高的材料淬透性,并获得超过标准所要求的材料设计厚度以及满足所需的全截面均匀的综合机械性能，从而提升设备性能，增长使用寿命,保证产品使用安全。

Description

超高强度大壁厚水下采油树井口连接器锻件的生产工艺
技术领域
本发明涉及超高强度大壁厚水下采油树井口连接器锻件的生产工艺。
背景技术
我国深水油气开发面临内波和台风等的恶劣海洋环境和地形条件，且海底地形和工程地址条件复杂；另一方面，我国油气藏特性复杂，在勘探、开发技术等方面仍与西方存在较大差距，深水应急救援能力仍处于空白状态。因此要自主创新和开展国际合作相结合，创新海洋石油工程的技术开发模式。而这一切需要高性能材料作为基础。
水下井口和采油树是海洋油气田开发中的重要单元装备,也是水下生产系统的关键设备。长期以来,水下井口和采油树装备受西方发达国家的技术垄断和高技术,高风险及高价位等多方面因素的影响,包括我国在内的许多发展中国家只能依赖于进口以实施海洋油气田的开发建设。目前国内具备该大壁厚材料制造能力的厂家很少，其材料选用和工艺流程的参数存在空缺。一般以标准为参考的8630材料，在制造大壁厚锻件并不能满足产品的性能要求。使用普通8630级别材料，无法用于生产大壁厚的水下井口和采油树，缺少相关参数；而若选用F22材料，其屈服强度无法满足110K且成本较8630更高。
发明内容
为了解决8630材料无法用于生产大壁厚的水下井口和采油树的缺陷，本发明提供一种超高强度大壁厚水下采油树井口连接器锻件的生产工艺，通过调整材料化学成分配比，改进锻造工艺，制定新的热处理工艺来提升8630材料的性能。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：超高强度大壁厚水下采油树井口连接器锻件的生产工艺，生产步骤如下：
a、下料：去化学成分及重量百分比为：C:0.25～0.33，Si:0.1～0.4，Mn:0.65～1.1，S≤0.01，P≤0.015，Cr:0.6～1.1，Ni：0.6～0.99，Mo:0.3～0.5，Al≤0.03，Nb≤0.02，V≤0.06，Ti≤0.025，Sn≤0.015，Sb≤0.02，As≤0.02，Pb≤0.01，Bi≤0.01，B≤0.0005，N:≤0.012，H≤1.6ppm，O≤25ppm，CE(IIW)≥(Qualified CE-0.03)*see note的钢坯为原料；
b、锻造：将钢坯置入锻造炉中，先将钢坯加热至850℃并保温，保温时间≥3.5h，然后将850℃的钢坯加热至1200±20℃并保温，保温时间≥6h，然后对钢坯进行锻造，将钢坯锻造成锻件，在锻造过程中，始锻温度为1200±20℃，终锻温度为900±20℃，在锻造过程中，控制拔长比＞2:1、镦粗比＞2.5:1、总锻造比＞5:1，锻造完成后的锻件空冷至室温；
c、锻后热处理：将锻件加热至930℃并保温8h，然后空冷至室温，再将锻件加热至660℃并保温12h，然后空冷至室温；
d、调质热处理：先将锻件加热至580℃并保温1.5h，然后将580℃的锻件加热至890±10℃并保温，保温时间控制在0.5～1.5小时/英寸(英寸为锻件的最大壁厚尺寸)，然后在90秒内将锻件转移到冷却水中进行快速水冷；然后再将锻件加热至200℃并保温1h，再将200℃的锻件加热至510℃并保温1.5h，然后将510℃的锻件加热至590±8℃并保温，保温时间控制在0.5～1.5小时/英寸(英寸为锻件的最大壁厚尺寸)，然后空冷至室温；
e、无损探伤及机械加工。
进一步的，前述的超高强度大壁厚水下采油树井口连接器锻件的生产工艺，其中，在下料步骤中，采用EF+LF+VD底注式真空保护浇注的冶炼工艺。
进一步的，前述的超高强度大壁厚水下采油树井口连接器锻件的生产工艺，其中，锻造过程中的加热速率控制在不高于110℃/h。
进一步的，前述的超高强度大壁厚水下采油树井口连接器锻件的生产工艺，其中，锻后热处理过程中的加热速率控制在不高于150℃/h。
进一步的，前述的超高强度大壁厚水下采油树井口连接器锻件的生产工艺，其中，调整热处理过程中的加热速率控制在不高于150℃/h。
本发明的优点在于：通过调整材料化学成分配比，改进锻造工艺，制定新的热处理工艺来提高8630材料的性能，使之在生产超高强度大壁厚的水下采油树井口连接器锻件时具备极高的材料淬透性,并获得超过标准所要求的材料设计厚度以及满足所需的全截面均匀的综合机械性能，从而提升设备性能，增长使用寿命,保证产品使用安全。
具体实施方式
下面结合优选实施例对本发明所述的技术方案作进一步说明。
本发明所述的超高强度大壁厚水下采油树井口连接器锻件的生产工艺，其特征在于：生产步骤如下：
a、下料：去化学成分及重量百分比为：C:0.25～0.33，Si:0.1～0.4，Mn:0.65～1.1，S≤0.01，P≤0.015，Cr:0.6～1.1，Ni：0.6～0.99，Mo:0.3～0.5，Al≤0.03，Nb≤0.02，V≤0.06，Ti≤0.025，Sn≤0.015，Sb≤0.02，As≤0.02，Pb≤0.01，Bi≤0.01，B≤0.0005，N:≤0.012，H≤1.6ppm，O≤25ppm，CE(IIW)≥(Qualified CE-0.03)*see note的钢坯为原料；然后采用EF+LF+VD底注式真空保护浇注的冶炼工艺
b、锻造：将钢坯置入锻造炉中，以不高于110℃/h的加热速率对钢坯进行加热，先将钢坯加热至850℃并保温，保温时间≥3.5h，然后将850℃的钢坯加热至1200±20℃并保温，保温时间≥6h，然后对钢坯进行锻造，将钢坯锻造成锻件，在锻造过程中，始锻温度为1200±20℃，终锻温度为900±20℃，在锻造过程中，控制拔长比＞2:1、镦粗比＞2.5:1、总锻造比＞5:1，锻造完成后的锻件空冷至室温；
c、锻后热处理：将锻件加热至930℃并保温8h，然后空冷至室温，再将锻件加热至660℃并保温12h，然后空冷至室温；
d、调质热处理：以不高于150℃/h的加热速率对锻件进行加热，先将锻件加热至580℃并保温1.5h，然后将580℃的锻件加热至890±10℃并保温，保温时间控制在0.5～1.5小时/英寸(英寸为锻件的最大壁厚尺寸)，然后在90秒内将锻件转移到冷却水中进行快速水冷；
然后以不高于150℃/h的加热速率对锻件进行加热，将锻件加热至200℃并保温1h，再将200℃的锻件加热至510℃并保温1.5h，然后将510℃的锻件加热至590±8℃并保温，保温时间控制在0.5～1.5小时/英寸(英寸为锻件的最大壁厚尺寸)，然后空冷至室温；
e、无损探伤及机械加工。
以本发明所述生产工艺制造出来的超高强度大壁厚水下采油树井口连接器锻件的机械测试结果如下表：
Figure BDA0003170198650000031
Figure BDA0003170198650000041

Claims (5)

1.超高强度大壁厚水下采油树井口连接器锻件的生产工艺，其特征在于：生产步骤如下：
a、下料：去化学成分及重量百分比为：C:0.25～0.33，Si:0.1～0.4，Mn:0.65～1.1，S≤0.01，P≤0.015，Cr:0.6～1.1，Ni：0.6～0.99，Mo:0.3～0.5，Al≤0.03，Nb≤0.02，V≤0.06，Ti≤0.025，Sn≤0.015，Sb≤0.02，As≤0.02，Pb≤0.01，Bi≤0.01，B≤0.0005，N:≤0.012，H≤1.6ppm，O≤25ppm，CE(IIW)≥(Qualified CE-0.03)*see note的钢坯为原料；
b、锻造：将钢坯置入锻造炉中，先将钢坯加热至850℃并保温，保温时间≥3.5h，然后将850℃的钢坯加热至1200±20℃并保温，保温时间≥6h，然后对钢坯进行锻造，将钢坯锻造成锻件，在锻造过程中，始锻温度为1200±20℃，终锻温度为900±20℃，在锻造过程中，控制拔长比＞2:1、镦粗比＞2.5:1、总锻造比＞5:1，锻造完成后的锻件空冷至室温；
c、锻后热处理：将锻件加热至930℃并保温8h，然后空冷至室温，再将锻件加热至660℃并保温12h，然后空冷至室温；
d、调质热处理：先将锻件加热至580℃并保温1.5h，然后将580℃的锻件加热至890±10℃并保温，保温时间控制在0.5～1.5小时/英寸(英寸为锻件的最大壁厚尺寸)，然后在90秒内将锻件转移到冷却水中进行快速水冷；然后再将锻件加热至200℃并保温1h，再将200℃的锻件加热至510℃并保温1.5h，然后将510℃的锻件加热至590±8℃并保温，保温时间控制在0.5～1.5小时/英寸(英寸为锻件的最大壁厚尺寸)，然后空冷至室温；
e、无损探伤及机械加工。
2.根据权利要求1所述的超高强度大壁厚水下采油树井口连接器锻件的生产工艺，其特征在于：在下料步骤中，采用EF+LF+VD底注式真空保护浇注的冶炼工艺。
3.根据权利要求1所述的超高强度大壁厚水下采油树井口连接器锻件的生产工艺，其特征在于：锻造过程中的加热速率控制在不高于110℃/h。
4.根据权利要求1所述的超高强度大壁厚水下采油树井口连接器锻件的生产工艺，其特征在于：锻后热处理过程中的加热速率控制在不高于150℃/h。
5.根据权利要求1所述的超高强度大壁厚水下采油树井口连接器锻件的生产工艺，其特征在于：调整热处理过程中的加热速率控制在不高于150℃/h。
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