[发明专利]一种耐蚀高强低合金钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐蚀高强低合金钢及其处理工艺，属于深海采油装备技术领域，解决了现有技术中的海底井口和采油装备材料的强度和韧性较低、耐低温冲击和耐腐蚀较差的问题。本发明的耐蚀高强低合金钢的组成按质量百分比包括：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，余量为Fe以及不可避免的杂质。本发明的制备方法为对原料进行冶炼，得到铸锭；对铸锭进行热加工，得到坯料；对坯料依次进行正火处理、淬火处理和回火处理，得到回火索氏体组织的耐蚀高强低合金钢。

技术领域

本发明属于深海采油装备技术领域，具体涉及一种耐蚀高强低合金钢及其制备方法。

背景技术

海洋工程中的海底井口和采油装备是海洋油气田开发重要单元装备，也是海底采油系统的关键装备。由于处于海底高压、低温、海水和油气腐蚀等恶劣的工况下，海底装备的性能和质量对油井安全起着至关重要的作用。

海底关键装备的防喷器、连接器壳体和井口头等锻件用材料均需满足API 6A/17D、ISO 10423/13628、NACE MR01-75等标准要求。虽然这些标准中并未对海底装备锻件材质作具体成分规定，但各制造公司需根据用户要求、海底工况和井口压力级别选择合适的钢种，而且对同一钢种也进行不同程度的改进与优化，制备工艺也不尽相同。

由于耐蚀性、强度等特殊要求，海洋平台上的一些关键部件往往采用高性能的铸锻件。而目前关于生产这类高强度级别海洋平台用钢的铸锻钢材料和处理工艺研究的报道很少。因此，本发明公开了一种深海采油装备用耐蚀高强低合金钢及其性能处理工艺，在AISI 4140材料基础上进行了成分改进优化，并调整性能处理工艺，从而满足深海采油装备用钢的高强度、耐腐蚀等高性能要求。

发明内容

鉴于上述分析，本发明旨在提供一种耐蚀高强低合金钢及其制备方法，解决了现有技术中的海底井口和采油装备材料的强度和韧性较低、耐低温冲击和耐腐蚀较差的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种耐蚀高强低合金钢，其组成按质量百分比包括：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，余量为Fe以及不可避免的杂质。

进一步地，上述耐蚀高强低合金钢的微观组织中基本上全部是回火索氏体，抗拉强度为900～1000MPa，屈服强度为840～930Mpa，延伸率为18～20％，断面收缩率为65～68％，-20℃的冲击功为100～130J。

本发明还提供了一种耐蚀高强低合金钢的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1：按照耐蚀高强低合金钢的组成，采用真空感应熔炼对原料进行冶炼，得到铸锭，能够保障铸锭冶炼质量，减少夹杂；

步骤S2：对铸锭进行热加工，得到坯料；

步骤S3：对坯料进行正火处理，得到组织均匀的坯料；

步骤S4：对坯料进行淬火处理，得到马氏体组织的坯料；

步骤S5：对坯料进行回火处理，得到回火索氏体组织的耐蚀高强低合金钢。

进一步地，上述步骤S3中，对铸锭进行锻造，总锻造比≥6。

进一步地，上述步骤S3中，采用两阶段升温，第一段升温为从室温以v1(250℃/h～350℃/h)的升温速率升温至700℃，第二段升温为从700℃以v2(100℃/h～200℃/h)的升温速率升温至850～920℃。