[發明專利]一種海洋鉆井平臺淡水冷卻系統用合金材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201610303482.7
• 申請日: 2016-05-09
• 公開（公告）號: CN105734424A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 周常
• 申請（專利權）人: 周常
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C22C38/60;C22C38/02;C22C38/18;C22C38/32;C22C38/12;C22C33/04;C21D6/00
• 代理公司: 北京富天文博興知識產權代理事務所(普通合伙) 11272
• 代理人: 劉壽椿

技術領域

本發明屬于鐵基合金領域，具體涉及一種海洋鉆井平臺淡水冷卻系統用合金材料及其制備方法。

背景技術

過去幾十年，石油工業從淺海到深海再到超深海不斷擴張。海洋油氣總產量占全球油氣總產量的比例已從1997年的20％上升到目前的40％以上，其中深海油氣產量約占海洋油氣產量的30％以上。在世界已發現的油氣可采儲量中，海洋油氣約占41％。一些海域尤其是深海和北極地區的勘探程度還很低，因此海洋油氣資源的潛力仍然很大。海洋油氣的產量和儲量一直保持較快增長，也帶動了海洋鉆井平臺市場的發展。上世紀四十年代駁船首次用于近海勘探鉆井，1956年出現了鉆井船，1961年半潛式鉆井平臺問世。目前海洋鉆井平臺大致可以分為8類，即鉆井駁船、鉆井船、內陸駁、自升式鉆井平臺、平臺鉆機、半潛式鉆井平臺、座底式平臺和鉆井模塊。

海洋鉆井平臺淡水冷卻系統是海洋鉆進平臺冷卻系統的重要組成部分，在整個海洋鉆井平臺的中央集中冷卻系統中，其實就是海水冷卻淡水，冷卻后的淡水再去冷卻機械設備。與海水冷卻系統不同的是，淡水冷卻系統是一個閉式循環系統。在海上，海水幾乎是取之不盡，用之不竭。從海里抽上來，用完之后直接排放了海里去了。但是淡水不同，淡水在海上來說是比較珍貴的。而用于冷卻系統的淡水通常是經過處理的軟水，而且還會在里面放入很多添加劑，避免水中的離子析出，或者抗起泡等避免設備的穴蝕。淡水冷卻系統，特別是對發電機組來言，分高溫淡水冷卻系統和低溫淡水冷卻系統。因此，對于海洋鉆井平臺的淡水冷卻系統的材料會有別于其他系統的材料。但是，在海洋鉆井平臺這一仍在不斷完善的技術中，海洋鉆井平臺的淡水冷卻系統的材料在很大程度上處于摸索和不斷試驗階段，如何選擇和制造優良的、既防腐蝕又耐熱的海洋鉆井平臺淡水冷卻系統材料，是當前一個急需解決的問題。

發明內容

為了克服上述不足，本發明的目的在于提供一種海洋鉆井平臺淡水冷卻系統用合金材料及其制備方法，綜合考慮各成分的成本，優化各成分之間的比例，找到性價比最高的材料組方，加入稀土金屬，能夠有效地解決上述問題。

為了解決上述技術問題，本發明采取如下的技術方案：

一種海洋鉆井平臺淡水冷卻系統用合金材料，所述合金材料的原料成分及其質量百分比為：C：0.10％～0.30％，Mn：0.50％～0.80％，P：0.03％～0.05％，S：0.03％～0.05％，B：0.40％～0.60％，Mg：0.40％～0.60％，Sb：0.30％～0.40％，Si：0.50％～1.50％，Cr：0.50％～0.80％，Mo：0.90％～1.20％，Be：3.0％～4.0％，RE：0.20％～0.80％，其余為Fe。

進一步的，RE包括：Pr：0.10％～0.40％，Yb：0.10％～0.40％。

進一步的，原料成分及其質量百分比為：C：0.20％，Mn：0.70％，P：0.04％，S：0.045％，B：0.50％，Mg：0.50％，Sb：0.30％，Si：1.0％，Cr：0.50％，Mo：1.20％，Be：3.40％，Pr：0.10％，Yb：0.40％，其余為Fe。

以下，對本發明中采用的合金的成分組成的限定理由進行說明，成分組成中涉及的％指質量％。

C：0.10％～0.30％，C在鋼材中可形成固溶體組織、提高鋼的強度，形成碳化物組織，可提高鋼的硬度及耐磨性。因此，C在鋼材中，含碳量越高，鋼的強度、硬度就越高，但塑性、韌性也會隨之降低。反之，含碳量越低，鋼的塑性、韌性越高，其強度、硬度也會隨之降低，為適應海洋條件及作業要求效果，本發明將海洋鉆井平臺淡水冷卻系統用材料中C含量規定為0.10％～0.30％，優選為0.20％。

Mn：0.50％～0.80％，Mn是一種弱脫氧劑，鋼材中添加Mn，不但有利于鋼材的抗蝕性，而且還能使鋼材的強度提高，并能降低熱裂紋傾向，改善鋼材的抗腐蝕性能和焊接性能。隨著Mn含量增加，鋼材強度有所提高，為適應海洋鉆井平臺淡水冷卻系統的具體實際的特殊需求，本發明將Mn含量規定為0.50％～0.80％，優選為0.70％。

P：0.03％～0.05％，磷對提高鋼材的抗拉強度有一定的作用，但同時又都增加鋼材的脆性。為適應海洋條件及海洋鉆井平臺淡水冷卻系統的特殊需求，本發明將P含量規定為0.03％～0.05％，優選為0.03％。