[发明专利]一种深海采油装备用20Mn2锻件原料的生产方法

说明书

本发明公开了一种深海采油装备用20Mn2锻件原料的生产方法，其步骤为：1)选择坯钢；2)锻造：始锻温度为1220℃，终锻温度为750℃，锻造比≥4.3:1；3)锻后热处理：正火温度910±10℃，保温1.5～2.5h后空冷；4)性能热处理：升温至910±8℃，保温1.5～2.5h后入水冷却，回火温度为545±5℃，保温后空冷。获得锻件原料具有较高的强度、良好的塑韧性及低温冲击韧性等优点，可焊性好，是石油开采运输管道的重要连接部分。

技术领域

本发明具体涉及一种深海采油装备用20Mn2锻件原料的生产方法。

背景技术

20Mn2属于碳锰钢，通过添加少量Cr、Ni、Nb、V等合金元素实现多元微合金化，明显提高材料强度的同时保持良好的塑韧性及低温冲击韧性。这种材料价格便宜，可焊性好，是石油开采运输管道的重要连接部分。

采油设备用锻件的材料，主要有20Mn2、4140、F22、8630、410等材料，主要用于深海阀体、采油树阀体、连接器等。

采油对设备的要求是耐腐、耐压、抗冲击等。采油技术目前最先进的国家为美国，世界几大采油设备制造公司均在美国，如：NOV、DQ、FMC、CMR、BHGE等，而我们国内在这块几乎是空白。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种深海采油装备用20Mn2锻件原料的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种深海采油装备用20Mn2锻件原料的生产方法，其步骤为：

1)坯钢选择：坯钢为完全镇静细化晶粒，底部浇铸；其碳当量(CEV)为：0.50～0.54；

按质量百分含量，坯钢的化学组成为：C：0.19～0.23％，Si：0.15～0.35％，Mn：1.35～1.50％，P：≤0.015％，S：≤0.015％，Cr：0.12～0.20％，Mo：0.01～0.06％，Ni：0.12～0.20％，Al：0.015～0.030％，Cu：≤0.20％，Nb：0.025～0.045％，Ti：≤0.010％，V：0.04～0.07％，B：≤0.0005％，Ca：≤0.005％，H：≤2ppm，O：≤20ppm，N：≤100ppm；其余元素为Fe和其他残余元素；

普通碳锰钢淬透性差，很难获得较高的综合力学性能，通过优化各元素配比来提高淬透性、进而得到较好的综合力学性能，用来制造综合力学性能要求更高的锻件；

Cr、Ni、Mo、Nb元素都是提高淬透性的元素，四种元素同时加入对提高淬透性的效果更为明显；Ni能提高钢的强度和韧性，提高淬透性；Mo可明显的提高钢的淬透性和热强性，防止回火脆性，能提高回火稳定性，V能细化钢的晶粒组织，提高钢的强度，韧性和对提高高温回火后的冲击轫性有很大的帮助，当它在高温熔入奥氏体时，可增加钢的淬透性；Nb能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度；

2)锻造：始锻温度为1220℃，终锻温度为750℃，锻造比≥4.3:1；

所述的深海采油装备用20Mn2始锻温度为1220℃，超过1220℃容易造成过热，甚至过烧；根据坯料的大小确定合理的保温时间，合理的保温时间是保证晶粒不易粗大的基础；终锻温度为750℃，过低的终锻温度增加零件开裂的可能性，过高易造成晶粒粗大；锻造比必须保证≥4.3:1，可确保锻造后结构紧密，而且能打碎粗大的奥氏体晶粒，夹杂物弥散分布，消除带状组织，减轻各向异性；在锻造温度750～800℃时，采用轻打快锻的锻造工艺，可以使晶粒更细小，对提高力学性能奠定基础；

3)锻后热处理：正火温度910±10℃，保温1.5～2.5h，然后空冷；