[发明专利]一种海洋钻井平台淡水冷却系统用合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铁基合金领域，具体涉及一种海洋钻井平台淡水冷却系统用合金材料及其制备方法。

背景技术

过去几十年，石油工业从浅海到深海再到超深海不断扩张。海洋油气总产量占全球油气总产量的比例已从1997年的20％上升到目前的40％以上，其中深海油气产量约占海洋油气产量的30％以上。在世界已发现的油气可采储量中，海洋油气约占41％。一些海域尤其是深海和北极地区的勘探程度还很低，因此海洋油气资源的潜力仍然很大。海洋油气的产量和储量一直保持较快增长，也带动了海洋钻井平台市场的发展。上世纪四十年代驳船首次用于近海勘探钻井，1956年出现了钻井船，1961年半潜式钻井平台问世。目前海洋钻井平台大致可以分为8类，即钻井驳船、钻井船、内陆驳、自升式钻井平台、平台钻机、半潜式钻井平台、座底式平台和钻井模块。

海洋钻井平台淡水冷却系统是海洋钻进平台冷却系统的重要组成部分，在整个海洋钻井平台的中央集中冷却系统中，其实就是海水冷却淡水，冷却后的淡水再去冷却机械设备。与海水冷却系统不同的是，淡水冷却系统是一个闭式循环系统。在海上，海水几乎是取之不尽，用之不竭。从海里抽上来，用完之后直接排放了海里去了。但是淡水不同，淡水在海上来说是比较珍贵的。而用于冷却系统的淡水通常是经过处理的软水，而且还会在里面放入很多添加剂，避免水中的离子析出，或者抗起泡等避免设备的穴蚀。淡水冷却系统，特别是对发电机组来言，分高温淡水冷却系统和低温淡水冷却系统。因此，对于海洋钻井平台的淡水冷却系统的材料会有别于其他系统的材料。但是，在海洋钻井平台这一仍在不断完善的技术中，海洋钻井平台的淡水冷却系统的材料在很大程度上处于摸索和不断试验阶段，如何选择和制造优良的、既防腐蚀又耐热的海洋钻井平台淡水冷却系统材料，是当前一个急需解决的问题。

发明内容

为了克服上述不足，本发明的目的在于提供一种海洋钻井平台淡水冷却系统用合金材料及其制备方法，综合考虑各成分的成本，优化各成分之间的比例，找到性价比最高的材料组方，加入稀土金属，能够有效地解决上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明采取如下的技术方案：

一种海洋钻井平台淡水冷却系统用合金材料，所述合金材料的原料成分及其质量百分比为：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％，其余为Fe。

进一步的，RE包括：Pr：0.10％～0.40％，Yb：0.10％～0.40％。

进一步的，原料成分及其质量百分比为：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％，其余为Fe。

以下，对本发明中采用的合金的成分组成的限定理由进行说明，成分组成中涉及的％指质量％。

C：0.10％～0.30％，C在钢材中可形成固溶体组织、提高钢的强度，形成碳化物组织，可提高钢的硬度及耐磨性。因此，C在钢材中，含碳量越高，钢的强度、硬度就越高，但塑性、韧性也会随之降低。反之，含碳量越低，钢的塑性、韧性越高，其强度、硬度也会随之降低，为适应海洋条件及作业要求效果，本发明将海洋钻井平台淡水冷却系统用材料中C含量规定为0.10％～0.30％，优选为0.20％。

Mn：0.50％～0.80％，Mn是一种弱脱氧剂，钢材中添加Mn，不但有利于钢材的抗蚀性，而且还能使钢材的强度提高，并能降低热裂纹倾向，改善钢材的抗腐蚀性能和焊接性能。随着Mn含量增加，钢材强度有所提高，为适应海洋钻井平台淡水冷却系统的具体实际的特殊需求，本发明将Mn含量规定为0.50％～0.80％，优选为0.70％。

P：0.03％～0.05％，磷对提高钢材的抗拉强度有一定的作用，但同时又都增加钢材的脆性。为适应海洋条件及海洋钻井平台淡水冷却系统的特殊需求，本发明将P含量规定为0.03％～0.05％，优选为0.03％。