[发明专利]一种海洋钻井平台消防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消防系统用合金材料及其制备方法。

背景技术

海上深水油气田的开发依赖深水海洋工程装备。几十年来，世界上海洋工程技术装备一直在发展，随着石油开采向深海进军，海洋工程技术装备更是趋向大型化，更注重其安全性与经济性。一些造船大国在建造高技术、高性能船舶的同时，同步开发并建造海洋工程技术装备，多种类型的深海钻井平台，拥有量越来越多，设计与建造水平也越来越高。目前，国外海洋油气钻探与开采装置已由原先10m～25m水深的座底式钻井平台发展到当今的水深3000m的深水半潜式钻井平台。目前，国际上通常是将400m以内水深划作常规水深，400m～1500m水深划为深水，超过1500m称为超深水。适合深水、超深水恶劣环境的钻井平台符合我国海洋开发实际要求，是未来海洋钻井平台市场发展的一个主要趋势，更是深水钻采的重要选择。

海洋钻井平台消防系统是海洋钻进平台冷却系统的重要组成部分，和陆地上一样，平台上也会着火，一旦失火，不管是对于船舶，还是钻井平台都是一件很严重的事故。它可以直接导致平台的沉没，所以消防系统是平台上面一个关于安全方面的系统。因此，对于海洋钻井平台的消防系统的材料会有别于其他消防系统的材料，既要考虑到消防作业的一般要求，又要保证适应海航作业及海洋钻井平台的特殊性，但是，在海洋钻井平台这一仍在不断完善的技术中，海洋钻井平台的消防系统的材料在很大程度上处于摸索和不断试验阶段，如何选择和制造良好的防锈、耐压、耐高温、受热不易形变、质量轻的消防系统材料，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消防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：

一种海洋钻井平台消防系统用合金材料，所述合金材料的原料成分及其质量百分比为：C：0.10％～0.15％，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％，其余为Al。

进一步的，RE包括：La：0.10％～0.4,5％，Er：0.10％～0.45％。

进一步的，原料成分及其质量百分比为：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％，其余为Al。

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％～0.15％，碳是一种常见的铝合金细化剂，晶粒细化能够显著提高铝合金的力学性能，有利于减少缩松缺陷，降低合金的热裂倾向，缩短合金晶界析出相的扩散距离。为适应海洋条件及作业要求效果，本发明将海洋钻井平台消防系统用材料中C含量规定为0.10％～0.15％，优选为0.12％。

Mn：0.80％～2.0％，Mn是一种弱脱氧剂合金中添加Mn，不但有利于合金的抗蚀性，而且还能使合金的强度提高，并能降低热裂纹倾向，改善合金的抗腐蚀性能和焊接性能。随着Mn含量增加，合金强度有所提高，为适应海洋钻井平台消防系统的具体实际的特殊需求，本发明将Mn含量规定为0.80％～2.0％，优选为1.80％。

P：0.03％～0.04％，P可提高强度，但严重降低塑性、冲击韧性、冷弯性能和可焊性，尤其低温时发生冷脆，含量需严格控制，一般不超过0.050％，焊接结构中不超过0.045％，考虑到航海作业的具体实际，本发明将P含量规定为0.03％～0.04％，优选为0.03％。

S：0.03％～0.04％，S可引起铝合金热脆，降低铝合金的塑性、冲击韧性、疲劳强度等，一定量的S与Mn在钢材中形成MnS，有助于提高切削性的元素。在低于0.001％时添加效果不充分，超过0.15％则添加效果饱和，使铸件产生气孔、难于切削并降低其韧性，因此将S规定为0.03％～0.04％，优选为0.04％。