[发明专利]深海采油设备输送立管用钢锻件制造工艺

说明书

技术领域

本发明属于一种深海采油设备输送立管用钢锻件制造工艺，其制造工艺是锻造工艺与热处理工艺的一种组合。

背景技术

深海采油设备输送立管是整个深水油气田开发的最主要的界面，属于海洋油气开采系统连接海面上的浮体和水下井口生产系统的重要部件之一。一般来说深水立管要完成的功能有：1）输出、输入或循环流体；2）钻井或修井机工具到井口的导向；3）支撑辅助线。深海采油设备输送立管在海洋环境中要承受风、浪、流等环境荷载的作用，当波浪和海流在一定的流速下流经立管时,会产生漩涡脱落,从而引发立管的涡激振动。在内部流体和外部环境荷载的作用下会发生碰撞、断裂以及内部流体油气的冲刷侵蚀、化学侵蚀和H2S引起的氢脆断裂失效等,造成严重的经济损失和环境破坏。因此，用于制造深海采油设备输送立管，尤其是深海采油设备输送立管的材质，已经越来越引起人们的重视。立管最常用的材料是从碳钢（如美国石油协会(API)－5L 规格管线钢，等级X52-X70 和更高）、低合金钢和特种钢（也就是高合金钢，如13%铬）的钢材。我们综合海洋深水立管的成本（性价比）、抗侵蚀能力、重量要求（降低铺设张力便于水下安装）和可焊接性等工况，选用材料标准ASTM A182中的F22 MOD（CrMo低合金钢）作为海洋立管的制造材料。锻件的主要锻造工序、锻件质量、交货及验收严格执行API 6A/ ISO 10423《井口设备和采油树设备规范》及FMC公司的技术文件Doc No：M20717 Rev：B。

铬钼低合金钢F22 MOD主要应用于制造核电设备、火电设备、压力容器以及石化炼油行业的加氢反应器，工况处于高温(371～593℃) 回火脆化的临氢环境。在韧性方面只要求保证在回火脆化敏感温度范围具有较高的冲击韧性，对低温冲击韧性无具体技术要求。采用铬钼低合金钢F22 MOD材料制造深海采油设备输送立管至今尚无公开报导的先例，也无相关技术资料可查。但是由于立管处于深海苛刻工况条件，要求低温韧性-40°夏比V型缺口冲击功≧42J。因此，若选用性价比较适中的铬钼低合金钢F22 MOD材料，以常规的锻件制造工艺制造出的深海立管，其低温韧性难以满足要求，无法适用于深海这样的低温工况环境。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有锻件制造工艺的不足，提供一种深海采油设备输送立管用钢锻件制造工艺，按此工艺制造出的锻件能很好地适用于深海低温工况环境，同时大幅度降低制造成本，提高了生产效率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种深海采油设备输送立管用钢锻件制造工艺，所述钢锻件制造工艺的具体步骤是：

步骤①：以铬钼低合金钢为坯料，所述的铬钼低合金钢由碳、硅、锰、铬、钼、磷、硫、氢、镍、铌、钒、钛、铜及铝组成，其质量百分比为：

0.12%≤碳≤0.15%、0.15%≤硅≤0.40%、0.50%≤锰≤0.60%、2.25%≤铬≤2.50%、1.00%≤钼≤1.10%、     磷≤0.020%、硫≤0.015%、氢≤2.0ppm、0.20%≤镍≤0.50%、0＜铌≤0.01%、0＜钒≤0.01%、

0＜钛≤0.025%、0＜铜≤0.20%、0＜铝≤0.05%、并且，钛、铜及铝的总量合计≤0.50%，

步骤②：根据所需结构件尺寸，选择方锭，进炉加热至1200℃后，在自由锻锤上沿钢锭长度方向开坯拔料，锻造比为1.8~2.0，并进行锯切，取中间段作为坯料，

步骤③：以坯料的轴向为Y向，以与Y向垂直平面为XOZ平面，将坯料进炉加热，坯料出炉，在始锻温度1180℃～1150℃且停锻温度为850℃～800℃，对坯料进行Y向镦粗，镦至高度与直径相等时，再对Y向镦粗后的坯料进行原轴向（Y向）扁方截面拔长，扁方截面边长之比为1：1.5，拔至长度为截面短边长的3倍，此时，得到压实锻透的坯料，

步骤④：对压实锻透的坯料沿轴向锻打成八方棱轴，再经过压印切肩、锻出台阶、滚圆整形，使总锻造比为4.5，得到台阶轴锻坯，

步骤⑤：对台阶轴锻坯进行粗加工，沿轴向车出中心通孔及车去锻坯黑皮，得到空心台阶工件，

步骤⑥：将经过步骤⑤处理后的空心台阶工件加热至900℃并保温3小时后，随炉冷至550℃出炉后空冷室温，

步骤⑦：将经过步骤⑥处理后的空心台阶工件加热至920℃并保温3小时后，水淬，开始时淬火的水温不超过38℃，结束时淬火的水温不超过49℃，

步骤⑧：将经过步骤⑦处理后的空心台阶工件加热至625℃并保温6小时后，空冷至室温。

本发明的优点及积极效果是：