[發(fā)明專利]一種耐蝕高強(qiáng)低合金鋼及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011322262.1
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112626412B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱琳;張心金;段修剛
• 申請（專利權(quán)）人: 天津重型裝備工程研究有限公司;中國第一重型機(jī)械股份公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/42;C21D1/28;C21D1/18
• 代理公司: 北京天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11386
• 代理人: 胡時(shí)冶

本發(fā)明公開了一種耐蝕高強(qiáng)低合金鋼及其處理工藝，屬于深海采油裝備技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的海底井口和采油裝備材料的強(qiáng)度和韌性較低、耐低溫沖擊和耐腐蝕較差的問題。本發(fā)明的耐蝕高強(qiáng)低合金鋼的組成按質(zhì)量百分比包括：C 0.33～0.38、Mn 0.90～1.00、Si 0.26～0.35、Cr 0.95～1.20、Mo 0.21～0.30、Ni 0.16～0.25、V 0.04～0.08、Cu 0.010～0.020、P≤0.01、S≤0.01，余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的制備方法為對原料進(jìn)行冶煉，得到鑄錠；對鑄錠進(jìn)行熱加工，得到坯料；對坯料依次進(jìn)行正火處理、淬火處理和回火處理，得到回火索氏體組織的耐蝕高強(qiáng)低合金鋼。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于深海采油裝備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐蝕高強(qiáng)低合金鋼及其制備方法。

背景技術(shù)

海洋工程中的海底井口和采油裝備是海洋油氣田開發(fā)重要單元裝備，也是海底采油系統(tǒng)的關(guān)鍵裝備。由于處于海底高壓、低溫、海水和油氣腐蝕等惡劣的工況下，海底裝備的性能和質(zhì)量對油井安全起著至關(guān)重要的作用。

海底關(guān)鍵裝備的防噴器、連接器殼體和井口頭等鍛件用材料均需滿足API 6A/17D、ISO 10423/13628、NACE MR01-75等標(biāo)準(zhǔn)要求。雖然這些標(biāo)準(zhǔn)中并未對海底裝備鍛件材質(zhì)作具體成分規(guī)定，但各制造公司需根據(jù)用戶要求、海底工況和井口壓力級別選擇合適的鋼種，而且對同一鋼種也進(jìn)行不同程度的改進(jìn)與優(yōu)化，制備工藝也不盡相同。

由于耐蝕性、強(qiáng)度等特殊要求，海洋平臺上的一些關(guān)鍵部件往往采用高性能的鑄鍛件。而目前關(guān)于生產(chǎn)這類高強(qiáng)度級別海洋平臺用鋼的鑄鍛鋼材料和處理工藝研究的報(bào)道很少。因此，本發(fā)明公開了一種深海采油裝備用耐蝕高強(qiáng)低合金鋼及其性能處理工藝，在AISI 4140材料基礎(chǔ)上進(jìn)行了成分改進(jìn)優(yōu)化，并調(diào)整性能處理工藝，從而滿足深海采油裝備用鋼的高強(qiáng)度、耐腐蝕等高性能要求。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述分析，本發(fā)明旨在提供一種耐蝕高強(qiáng)低合金鋼及其制備方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的海底井口和采油裝備材料的強(qiáng)度和韌性較低、耐低溫沖擊和耐腐蝕較差的問題。

本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了一種耐蝕高強(qiáng)低合金鋼，其組成按質(zhì)量百分比包括：C0.33～0.38、Mn 0.90～1.00、Si 0.26～0.35、Cr 0.95～1.20、Mo 0.21～0.30、Ni 0.16～0.25、V 0.04～0.08、Cu 0.010～0.020、P≤0.01、S≤0.01，余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。

進(jìn)一步地，上述耐蝕高強(qiáng)低合金鋼的微觀組織中基本上全部是回火索氏體，抗拉強(qiáng)度為900～1000MPa，屈服強(qiáng)度為840～930Mpa，延伸率為18～20％，斷面收縮率為65～68％，-20℃的沖擊功為100～130J。

本發(fā)明還提供了一種耐蝕高強(qiáng)低合金鋼的制備方法，包括以下步驟：

步驟S1：按照耐蝕高強(qiáng)低合金鋼的組成，采用真空感應(yīng)熔煉對原料進(jìn)行冶煉，得到鑄錠，能夠保障鑄錠冶煉質(zhì)量，減少夾雜；

步驟S2：對鑄錠進(jìn)行熱加工，得到坯料；

步驟S3：對坯料進(jìn)行正火處理，得到組織均勻的坯料；

步驟S4：對坯料進(jìn)行淬火處理，得到馬氏體組織的坯料；

步驟S5：對坯料進(jìn)行回火處理，得到回火索氏體組織的耐蝕高強(qiáng)低合金鋼。

進(jìn)一步地，上述步驟S3中，對鑄錠進(jìn)行鍛造，總鍛造比≥6。

進(jìn)一步地，上述步驟S3中，采用兩階段升溫，第一段升溫為從室溫以v1(250℃/h～350℃/h)的升溫速率升溫至700℃，第二段升溫為從700℃以v2(100℃/h～200℃/h)的升溫速率升溫至850～920℃。