[發明專利]用于處理合金的方法

有效

• 申請號: 201480003323.4
• 申請日: 2014-02-03
• 公開（公告）號: CN104838020B
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 羅賓·M·福布斯·瓊斯;埃林·T·麥克德維特
• 申請（專利權）人: 冶聯科技地產有限責任公司
• 主分類號: C21D8/00
• 分類號: C21D8/00;C21D11/00;C22C38/00;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/50;C22C38/52;C22C38/58
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

一種處理工件以抑制金屬間化合物的沉淀的方法包括對包括奧氏體合金的工件的熱機械加工和冷卻中的至少一種。在所述工件的熱機械加工和冷卻中的至少一種期間，所述奧氏體合金處于跨越正好低于所述奧氏體合金的σ固溶線溫度計算值的溫度至冷卻溫度的溫度范圍內的溫度下，持續時間不大于臨界冷卻時間。

技術領域

本公開涉及合金方法。本方法可用于例如(但不限于)化學、采礦、石油和天然氣行業。

發明背景

用于化學處理設施中的金屬合金部件可在嚴苛條件下與高腐蝕性和/或侵蝕性化合物接觸。例如，這些條件可能使金屬合金部件經受高應力并且大力促進腐蝕和侵蝕。如果有必要更換化學處理設備的損壞、磨損或腐蝕的金屬部件，則可能有必要中止設施操作一段時間。因此，延長化學處理設施中使用的金屬合金部件的有效使用壽命可以降低產品成本。可例如通過改進合金的機械特性和/或耐腐蝕性來延長使用壽命。

類似地，在石油和天然氣鉆井操作中，鉆柱組件可能由于機械、化學和/或環境條件而降解。所述鉆柱組件可能經受沖擊、磨損、摩擦、熱、磨耗、侵蝕、腐蝕和/或沉積。常規合金可能遭受一種或多種影響其作為鉆柱組件的效用的限制。例如，常規材料可能缺乏足夠的機械特性(例如，屈服強度、抗拉強度和/或疲勞強度)，具有不足的耐腐蝕性(例如，抗點蝕性和/或應力腐蝕開裂)，或缺乏必要的非磁性特性。此外，常規合金的特性可能會限制由所述合金制成的鉆柱組件的可能的尺寸和形狀。這些限制可能降低組件的有效壽命，使石油和天然氣鉆井復雜化并提高其成本。

高強度非磁性不銹鋼通常含有降低合金的耐腐蝕性的金屬間沉淀物。在所述金屬間沉淀物與基體合金之間產生的電化腐蝕電池可以顯著降低在石油和天然氣鉆井操作中使用的高強度非磁性不銹鋼合金的耐腐蝕性。

預期用于石油和天然氣行業中的勘探和開發鉆井應用的一種高強度非磁性奧氏體不銹鋼的寬泛化學組成公開于2011年12月20日提交的共同未決的美國專利申請序列號13/331,135中，所述專利申請以全文引用的方式并入本文中。已發現，在所述'135申請中描述的某些鋼的鍛造工件的微觀結構可包括金屬間沉淀物。據認為，金屬間沉淀物是由Fe-Cr-Ni金屬間化合物構成的σ相沉淀物。所述σ相沉淀物可能損害所述'135申請中公開的不銹鋼的耐腐蝕性，這可能不利地影響鋼用于特定侵蝕性鉆井環境中的適宜性。

發明內容

根據本公開的一個非限制性方面，處理工件以抑制金屬間化合物的沉淀的方法包括對包括奧氏體合金的工件的熱機械加工和冷卻中的至少一種。在所述工件的熱機械加工和冷卻中的至少一種期間，所述奧氏體合金處于跨越正好低于所述奧氏體合金的σ固溶線溫度計算值的溫度至冷卻溫度的溫度范圍內的溫度下，持續時段不大于臨界冷卻時間。所述σ固溶線溫度計算值是以重量百分比計的奧氏體合金的組成的函數并且等于1155.8-(760.4)·(鎳/鐵)+(1409)·(鉻/鐵)+(2391.6)·(鉬/鐵)-(288.9)·(錳/鐵)-(634.8)·(鈷/鐵)+(107.8)·(鎢/鐵)。所述冷卻溫度是以重量百分比計的奧氏體合金的組成的函數并且等于1290.7-(604.2)·(鎳/鐵)+(829.6)·(鉻/鐵)+(1899.6)·(鉬/鐵)-(635.5)·(鈷/鐵)+(1251.3)·(鎢/鐵)。所述臨界冷卻時間是以重量百分比計的奧氏體合金的組成的函數并且等于log₁₀ 2.948+(3.631)·(鎳/鐵)-(4.846)·(鉻/鐵)-(11.157)·(鉬/鐵)+(3.457)·(鈷/鐵)-(6.74)·(鎢/鐵)。

在所述方法的某些非限制性實施方案中，工件的熱機械加工包括工件的鍛造。所述鍛造可包括例如輥鍛、型鍛、開坯、開式模鍛、壓式模鍛、壓力鍛造、自動熱鍛、徑向鍛造和頂鍛中的至少一種。在所述方法的某些非限制性實施方案中，臨界冷卻時間是在10分鐘至30分鐘的范圍內，大于10分鐘，或大于30分鐘。