[發(fā)明專利]一種海洋鉆井平臺(tái)消防系統(tǒng)用合金材料及其制備方法

在審

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• 申請日: 2016-05-09
• 公開（公告）號: CN105734357A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林淑錄
• 申請（專利權(quán)）人: 林淑錄
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C1/02
• 代理公司: 北京富天文博興知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11272
• 代理人: 劉壽椿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鐵基合金領(lǐng)域，具體涉及一種海洋鉆井平臺(tái)消防系統(tǒng)用合金材料及其制備方法。

背景技術(shù)

海上深水油氣田的開發(fā)依賴深水海洋工程裝備。幾十年來，世界上海洋工程技術(shù)裝備一直在發(fā)展，隨著石油開采向深海進(jìn)軍，海洋工程技術(shù)裝備更是趨向大型化，更注重其安全性與經(jīng)濟(jì)性。一些造船大國在建造高技術(shù)、高性能船舶的同時(shí)，同步開發(fā)并建造海洋工程技術(shù)裝備，多種類型的深海鉆井平臺(tái)，擁有量越來越多，設(shè)計(jì)與建造水平也越來越高。目前，國外海洋油氣鉆探與開采裝置已由原先10m～25m水深的座底式鉆井平臺(tái)發(fā)展到當(dāng)今的水深3000m的深水半潛式鉆井平臺(tái)。目前，國際上通常是將400m以內(nèi)水深劃作常規(guī)水深，400m～1500m水深劃為深水，超過1500m稱為超深水。適合深水、超深水惡劣環(huán)境的鉆井平臺(tái)符合我國海洋開發(fā)實(shí)際要求，是未來海洋鉆井平臺(tái)市場發(fā)展的一個(gè)主要趨勢，更是深水鉆采的重要選擇。

海洋鉆井平臺(tái)消防系統(tǒng)是海洋鉆進(jìn)平臺(tái)冷卻系統(tǒng)的重要組成部分，和陸地上一樣，平臺(tái)上也會(huì)著火，一旦失火，不管是對于船舶，還是鉆井平臺(tái)都是一件很嚴(yán)重的事故。它可以直接導(dǎo)致平臺(tái)的沉沒，所以消防系統(tǒng)是平臺(tái)上面一個(gè)關(guān)于安全方面的系統(tǒng)。因此，對于海洋鉆井平臺(tái)的消防系統(tǒng)的材料會(huì)有別于其他消防系統(tǒng)的材料，既要考慮到消防作業(yè)的一般要求，又要保證適應(yīng)海航作業(yè)及海洋鉆井平臺(tái)的特殊性，但是，在海洋鉆井平臺(tái)這一仍在不斷完善的技術(shù)中，海洋鉆井平臺(tái)的消防系統(tǒng)的材料在很大程度上處于摸索和不斷試驗(yàn)階段，如何選擇和制造良好的防銹、耐壓、耐高溫、受熱不易形變、質(zhì)量輕的消防系統(tǒng)材料，是當(dāng)前一個(gè)急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種海洋鉆井平臺(tái)消防系統(tǒng)用合金材料及其制備方法，綜合考慮各成分的成本，優(yōu)化各成分之間的比例，找到性價(jià)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(shù)問題，本發(fā)明采取如下的技術(shù)方案：

一種海洋鉆井平臺(tái)消防系統(tǒng)用合金材料，所述合金材料的原料成分及其質(zhì)量百分比為：C：0.10％～0.15％，Mn：0.80％～2.0％，P：0.03％～0.04％，S：0.03％～0.04％，B：0.4％～0.6％，Ti：0.40％～0.70％，Co：0.3％～0.4％，Rh：0.3％～0.4％，Si：1.0％～1.5％，Cr：4.0％～6.0％，Ni：0.70％～1.10％，Mo：0.90％～1.20％，Ge：3.0％～4.0％，RE：0.20％～0.90％，其余為Al。

進(jìn)一步的，RE包括：La：0.10％～0.4,5％，Er：0.10％～0.45％。

進(jìn)一步的，原料成分及其質(zhì)量百分比為：C：0.12％，Mn：1.80％，P：0.03％，S：0.04％，B：0.46％，Ti：0.40％，Co：0.30％，Rh：0.40％，Si：1.0％，Cr：4.60％，Ni：0.80％，Mo：1.10％，Ge：3.50％，La：0.15％，Er：0.25％，其余為Al。

以下，對本發(fā)明中采用的合金的成分組成的限定理由進(jìn)行說明，成分組成中涉及的％指質(zhì)量％。

C：0.10％～0.15％，碳是一種常見的鋁合金細(xì)化劑，晶粒細(xì)化能夠顯著提高鋁合金的力學(xué)性能，有利于減少縮松缺陷，降低合金的熱裂傾向，縮短合金晶界析出相的擴(kuò)散距離。為適應(yīng)海洋條件及作業(yè)要求效果，本發(fā)明將海洋鉆井平臺(tái)消防系統(tǒng)用材料中C含量規(guī)定為0.10％～0.15％，優(yōu)選為0.12％。

Mn：0.80％～2.0％，Mn是一種弱脫氧劑合金中添加Mn，不但有利于合金的抗蝕性，而且還能使合金的強(qiáng)度提高，并能降低熱裂紋傾向，改善合金的抗腐蝕性能和焊接性能。隨著Mn含量增加，合金強(qiáng)度有所提高，為適應(yīng)海洋鉆井平臺(tái)消防系統(tǒng)的具體實(shí)際的特殊需求，本發(fā)明將Mn含量規(guī)定為0.80％～2.0％，優(yōu)選為1.80％。

P：0.03％～0.04％，P可提高強(qiáng)度，但嚴(yán)重降低塑性、沖擊韌性、冷彎性能和可焊性，尤其低溫時(shí)發(fā)生冷脆，含量需嚴(yán)格控制，一般不超過0.050％，焊接結(jié)構(gòu)中不超過0.045％，考慮到航海作業(yè)的具體實(shí)際，本發(fā)明將P含量規(guī)定為0.03％～0.04％，優(yōu)選為0.03％。

S：0.03％～0.04％，S可引起鋁合金熱脆，降低鋁合金的塑性、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度等，一定量的S與Mn在鋼材中形成MnS，有助于提高切削性的元素。在低于0.001％時(shí)添加效果不充分，超過0.15％則添加效果飽和，使鑄件產(chǎn)生氣孔、難于切削并降低其韌性，因此將S規(guī)定為0.03％～0.04％，優(yōu)選為0.04％。