專利名稱：深海采油設(shè)備輸送立管用鋼鍛件制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種深海采油設(shè)備輸送立管用鋼鍛件制造工藝，其制造工藝是鍛造工藝與熱處理工藝的一種組合。
背景技術(shù)：
深海采油設(shè)備輸送立管是整個深水油氣田開發(fā)的最主要的界面，屬于海洋油氣開采系統(tǒng)連接海面上的浮體和水下井口生產(chǎn)系統(tǒng)的重要部件之一。一般來說深水立管要完成的功能有1)輸出、輸入或循環(huán)流體；2)鉆井或修井機(jī)工具到井口的導(dǎo)向；3)支撐輔助線。 深海采油設(shè)備輸送立管在海洋環(huán)境中要承受風(fēng)、浪、流等環(huán)境荷載的作用，當(dāng)波浪和海流在一定的流速下流經(jīng)立管時，會產(chǎn)生漩渦脫落，從而引發(fā)立管的渦激振動。在內(nèi)部流體和外部環(huán)境荷載的作用下會發(fā)生碰撞、斷裂以及內(nèi)部流體油氣的沖刷侵蝕、化學(xué)侵蝕和H2S引起的氫脆斷裂失效等，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境破壞。因此，用于制造深海采油設(shè)備輸送立管，尤其是深海采油設(shè)備輸送立管的材質(zhì)，已經(jīng)越來越引起人們的重視。立管最常用的材料是從碳鋼(如美國石油協(xié)會(API) -5L規(guī)格管線鋼，等級)(52-X70和更高)、低合金鋼和特種鋼(也就是高合金鋼，如13%鉻)的鋼材。我們綜合海洋深水立管的成本(性價比)、抗侵蝕能力、重量要求(降低鋪設(shè)張力便于水下安裝)和可焊接性等工況，選用材料標(biāo)準(zhǔn)ASTM A182中的F22 MOD (CrMo低合金鋼)作為海洋立管的制造材料。鍛件的主要鍛造工序、鍛件質(zhì)量、交貨及驗收嚴(yán)格執(zhí)行API 6A/ ISO 10423《井口設(shè)備和采油樹設(shè)備規(guī)范》及FMC公司的技術(shù)文件Doc No :M20717 Rev :B。鉻鉬低合金鋼F22 MOD主要應(yīng)用于制造核電設(shè)備、火電設(shè)備、壓力容器以及石化煉油行業(yè)的加氫反應(yīng)器，工況處于高溫(371 593°C )回火脆化的臨氫環(huán)境。在韌性方面只要求保證在回火脆化敏感溫度范圍具有較高的沖擊韌性，對低溫沖擊韌性無具體技術(shù)要求。采用鉻鉬低合金鋼F22 MOD材料制造深海采油設(shè)備輸送立管至今尚無公開報導(dǎo)的先例， 也無相關(guān)技術(shù)資料可查。但是由于立管處于深?？量坦r條件，要求低溫韌性-40°夏比V 型缺口沖擊功3 42J。因此，若選用性價比較適中的鉻鉬低合金鋼F22 MOD材料，以常規(guī)的鍛件制造工藝制造出的深海立管，其低溫韌性難以滿足要求，無法適用于深海這樣的低溫工況環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有鍛件制造工藝的不足，提供一種深海采油設(shè)備輸送立管用鋼鍛件制造工藝，按此工藝制造出的鍛件能很好地適用于深海低溫工況環(huán)境，同時大幅度降低制造成本，提高了生產(chǎn)效率。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種深海采油設(shè)備輸送立管用鋼鍛件制造工藝，所述鋼鍛件制造工藝的具體步驟是 步驟①以鉻鉬低合金鋼為坯料，所述的鉻鉬低合金鋼由碳、硅、錳、鉻、鉬、磷、硫、氫、 鎳、鈮、釩、鈦、銅及鋁組成，其質(zhì)量百分比為0. 12% 彡碳彡 0. 15%、0· 15% 彡硅彡 0. 40%、0. 50% 彡猛彡 0. 60%、2. 25% 彡鉻彡 2. 50%、 1. 00% 彡鉬彡 1. 10%、 磷彡 0. 020%、硫彡 0. 015%、氫彡 2. 0ppm、0. 20% 彡鎳彡 0. 50%,0 <鈮彡 0. 01%,0 <釩彡 0. 01%、
0 <鈦彡0. 025%,0 <銅彡0. 20%,0 <鋁彡0. 05%、并且，鈦、銅及鋁的總量合計 (0. 50%,
步驟②根據(jù)所需結(jié)構(gòu)件尺寸，選擇方錠，進(jìn)爐加熱至120(TC后，在自由鍛錘上沿鋼錠長度方向開坯拔料，鍛造比為1.纊2.0，并進(jìn)行鋸切，取中間段作為坯料，
步驟③以坯料的軸向為7向，以與7向垂直平面為XOZ平面，將坯料進(jìn)爐加熱，坯料出爐，在始鍛溫度1180°C 1150°C且停鍛溫度為850°C 800°C，對坯料進(jìn)行7向鐓粗，鐓至高度與直徑相等時，再對r向鐓粗后的坯料進(jìn)行原軸向(Y向)扁方截面拔長，扁方截面邊長之比為1 :1. 5，拔至長度為截面短邊長的3倍，此時，得到壓實鍛透的坯料，
步驟④對壓實鍛透的坯料沿軸向鍛打成八方棱軸，再經(jīng)過壓印切肩、鍛出臺階、滾圓整形，使總鍛造比為4. 5，得到臺階軸鍛坯，
步驟⑤對臺階軸鍛坯進(jìn)行粗加工，沿軸向車出中心通孔及車去鍛坯黑皮，得到空心臺階工件，
步驟⑥將經(jīng)過步驟⑤處理后的空心臺階工件加熱至900°C并保溫3小時后，隨爐冷至 550°C出爐后空冷室溫，
步驟⑦將經(jīng)過步驟⑥處理后的空心臺階工件加熱至920°C并保溫3小時后，水淬，開始時淬火的水溫不超過38°C，結(jié)束時淬火的水溫不超過49°C，
步驟⑧將經(jīng)過步驟⑦處理后的空心臺階工件加熱至625°C并保溫6小時后，空冷至室本發(fā)明的優(yōu)點及積極效果是
本發(fā)明選用低鉻鉬含量的鉻鉬低合金鋼F22 MOD材料，并將步驟② 步驟④所述的鍛造工藝和步驟⑥ 步驟⑧所述的熱處理工藝組合起來，即經(jīng)扁方壓實鍛透的鍛造工藝(扁方壓實原理是在鍛件拔長過程中，采用扁方截面，充分發(fā)揮鍛壓設(shè)備的最大能量，利用上下砧面對工件逐點擠壓鍛透)和完全退火+調(diào)質(zhì)的熱處理工藝，達(dá)到了常規(guī)設(shè)計材料(如 高鎳或高鉻鉬合金鋼)的強(qiáng)度，且低溫韌性和焊接性能遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)設(shè)計材料；另外，扁方壓實鍛透工藝針對此類工件只需一次壓實，替代了常規(guī)此類工件需兩鐓兩拔才能壓實鍛透的工藝，減少了鐓粗次數(shù)，節(jié)省了一半火次和40%的鍛壓設(shè)備占用率，經(jīng)對壓實后的工件超聲波檢測和試樣的低倍酸浸試驗證實，工件內(nèi)部壓實效果明顯且工藝穩(wěn)定，鍛件一次交檢合格率大幅度提高，為后續(xù)熱處理工藝解決晶粒細(xì)化、低溫環(huán)境尤其深海低溫環(huán)境下材料韌性提高的問題提供了充分條件；從另一方面來看，本發(fā)明的鍛造工藝雖然能夠壓實鋼錠內(nèi)部缺陷，有效地改善鍛件內(nèi)部矛盾組織，但如果使用本發(fā)明以外的其他熱處理工藝對經(jīng)本發(fā)明的鍛造工藝處理后的所選材料進(jìn)行熱處理，也無法解決細(xì)化晶粒、提高低溫環(huán)境尤其深海低溫環(huán)境下材料韌性的問題，所以，本發(fā)明所采用的特殊鍛造工藝與特殊熱處理工藝在功能上彼此支持，其低溫材料韌性等綜合性能滿足深海低溫環(huán)境下的使用要求，最終使得所選鉻鉬低合金鋼F22 MOD材料能夠適宜作為深海采油設(shè)備輸送立管用鋼鍛件的材料。本發(fā)明是集鍛造與熱處理于一體的最佳組合，即扁方壓實鍛透的鍛造工藝和完全退火加調(diào)質(zhì)熱處理的組合。否則，即使力學(xué)性能能滿足在低溫工況下服役的要求，也不能確保投入大生產(chǎn)期間產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性。因為本發(fā)明鍛造工藝的扁方壓實鍛透，比采用常規(guī)鍛造工藝更能將鑄態(tài)金屬中疏松、空隙和裂紋等原始缺陷最大程度地壓實，提高了金屬的致密度和連續(xù)性，同時促進(jìn)鑄態(tài)組織揉合，使鍛件內(nèi)外組織趨向均勻，有效地減輕了鍛件的偏析程度，從而有效地挖掘了材料的組織性能和綜合力學(xué)性能；本發(fā)明專利在調(diào)質(zhì)熱處理之前增加完全退火熱處理，一是消除較大鍛件不可避免存在的混晶現(xiàn)象，進(jìn)一步細(xì)化晶粒和減輕微觀偏析，二是使原有組織轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w+鐵素體的平衡組織，克服該鋼大鍛件的鍛態(tài)組織缺陷對后續(xù)調(diào)質(zhì)熱處理的不良影響，提高了調(diào)質(zhì)熱處理后材料的綜合力學(xué)性能， 尤其低溫沖擊韌性。 概括之，本發(fā)明專利的技術(shù)關(guān)鍵就是通過扁方壓實鍛透的鍛造工藝，最大限度地提高深海采油設(shè)備輸送立管鍛件的鍛造質(zhì)量，再輔以完全退火加調(diào)質(zhì)熱處理，最終獲得了以回火索氏體為主的細(xì)小均勻的鍛件組織。鍛件的拉伸性能，尤其是低溫_46°C沖擊功遠(yuǎn)超深海低溫工況環(huán)境的要求。另外，本發(fā)明專利的制造工藝穩(wěn)定，具有較好的可重復(fù)性。


圖1為本發(fā)明實施例的鍛造流程圖。
圖2為本發(fā)明實施例的熱處理曲線圖。
圖3為比較例1的超聲波探傷相控陣檢測圖。
圖4為實施例的超聲波探傷相控陣檢測圖。
圖5為比較例1的橫向低倍組織圖。
圖6為實施例的橫向低倍組織圖。
圖7為比較例2的金相組織圖(100X )。
圖8為比較例2的金相組織圖(500X )。
圖9為實施例的金相組織圖(100 X )。
圖10為實施例的金相組織圖(500X )。
具體實施例方式采用兩種不同的鋼鍛件制造工藝方法進(jìn)行試驗，如下 比較例1 (工藝號A)普通的鍛造工藝+普通調(diào)質(zhì)熱處理工藝， 比較例2 (工藝號B)本發(fā)明所述的鍛造工藝+普通調(diào)質(zhì)熱處理工藝
實施例(工藝號C)本發(fā)明所述的鍛造工藝+本發(fā)明所述的完全退火+調(diào)質(zhì)熱處理工藝。比較例(工藝號A)，具體步驟如下
步驟A①以鉻鉬低合金鋼為坯料，鉻鉬低合金鋼坯料采用電爐初煉加爐外精煉并進(jìn)行真空脫氣的工藝冶煉所得，所述的鉻鉬低合金鋼由碳、硅、錳、鉻、鉬、磷、硫、氫、鎳、鈮、 釩、鈦、銅及鋁組成，其質(zhì)量百分比為
0. 12% 彡碳彡 0. 15%、0· 15% 彡硅彡 0. 40%、0. 50% 彡猛彡 0. 60%、2. 25% 彡鉻彡 2. 50%、 1. 00% 彡鉬彡 1. 10%、 磷彡 0. 020%、硫彡 0. 015%、氫彡 2. 0ppm、0. 20% 彡鎳彡 0. 50%,0 <鈮彡 0. 01%,0 <釩彡 0. 01%、
0 <鈦彡0. 025%,0 <銅彡0. 20%,0 <鋁彡0. 05%、并且，鈦、銅及鋁的總量合計
5(0. 50%,
在本實施例中，鉻鉬低合金鋼中個組份的質(zhì)量百分比可具體選擇為 碳=0. 15%、硅=0. 40%、猛=0. 60%、鉻=2. 50%、鉬=1. 10%、磷彡 0. 020%、硫彡 0. 015%、氫 (2. Oppm、鎳=0. 50%、鈮=0. 01%、釩=0. 01%、鈦=0. 025%、銅=0. 20%、鋁=0. 05% ；
碳=0. 12%、硅=0. 15%、猛=0. 50%、鉻=2. 25%、鉬=1. 00%、磷彡 0. 020%、硫彡 0. 015%、氫 ^ 2. Oppm、鎳=0. 20%、鈮=0. 001%、釩=0. 001%、鈦=0. 0025%、銅=0. 020%、鋁=0. 005% ；或者， 碳=0. 14%、硅=0. 19%、猛=0. 55%、鉻=2. 35%、鉬=1. 05%、磷彡 0. 020%、硫彡 0. 015%、氫 ^ 2. Oppm、鎳=0. 28%、鈮=0. 005%、釩=0. 005%、鈦=0. 003%、銅=0. 027%、鋁=0. 008%,
步驟A②根據(jù)所需結(jié)構(gòu)件尺寸，選擇方錠，進(jìn)爐加熱至120(TC后，在自由鍛錘上沿鋼錠長度方向開坯拔料，鍛造比為1. 8 2. 0，并進(jìn)行鋸切，取中間段作為坯料，
步驟A③坯料加熱至1200°C出爐，沿軸向鐓粗，鐓至高度與直徑相等，再以原軸向四方拔長，拔至長度為截面邊長的2. 5倍，再重復(fù)步驟③工序完成軸向二次鐓拔；(鍛造溫度控制在 1200°C 800°C)，
步驟A④加熱至1200°C出爐，沿上述工序的軸向進(jìn)行鐓粗、沿軸向鍛打成八方棱軸， 再經(jīng)過壓印切肩、鍛出臺階、滾圓整形，使總鍛造比為4. 5，得到臺階軸鍛坯(鍛造溫度控制在 1200°C 800°C)，
步驟A⑤對臺階軸鍛坯進(jìn)行粗加工，沿軸向車出中心通孔及車去鍛坯黑皮，得到空心臺階工件，
步驟A⑥將經(jīng)過步驟⑤處理后的空心臺階工件進(jìn)行淬火，加熱溫度為920°C、30°C， 保溫時間按鍛件最大截面的每英寸0 .5小時(最低不小于1小時)計算，保溫3小時后， 水淬，開始時淬火的水溫不超過38°C，結(jié)束時淬火的水溫不超過49°C，
步驟A⑦將經(jīng)過步驟⑥處理后的空心臺階工件加熱至625°C(回火爐按ASTM E991進(jìn)行了負(fù)載爐溫均勻性校驗并在校驗有效期內(nèi)，工件表面裝有接觸式測溫?zé)犭娕?并保溫6. 5 小時后，空冷至室溫。 比較例(工藝號B)，具體步驟如下
步驟B①以鉻鉬低合金鋼為坯料，鉻鉬低合金鋼坯料采用電爐初煉加爐外精煉并進(jìn)行真空脫氣的工藝冶煉所得，所述的鉻鉬低合金鋼由碳、硅、錳、鉻、鉬、磷、硫、氫、鎳、鈮、 釩、鈦、銅及鋁組成，其質(zhì)量百分比為
0. 12% 彡碳彡 0. 15%、0· 15% 彡硅彡 0. 40%、0. 50% 彡猛彡 0. 60%、2. 25% 彡鉻彡 2. 50%、 1. 00% 彡鉬彡 1. 10%、 磷彡 0. 020%、硫彡 0. 015%、氫彡 2. 0ppm、0. 20% 彡鎳彡 0. 50%,0 <鈮彡 0. 01%,0 <釩彡 0. 01%、
0 <鈦彡0. 025%,0 <銅彡0. 20%,0 <鋁彡0. 05%、并且，鈦、銅及鋁的總量合計 (0. 50%,
步驟B②根據(jù)所需結(jié)構(gòu)件尺寸，選擇方錠，進(jìn)爐加熱至120(TC后，在自由鍛錘上沿鋼錠長度方向開坯拔料，鍛造比為1. 8 2. 0，并進(jìn)行鋸切，取中間段作為坯料，
步驟B③以坯料的軸向為Y向，以與Y向垂直平面為XOZ平面，將坯料進(jìn)爐加熱，坯料出爐，在始鍛溫度1180°C 1150°C且停鍛溫度為850°C 800°C，對坯料進(jìn)行Y向鐓粗，鐓至高度與直徑相等時，再對Y向鐓粗后的坯料進(jìn)行原軸向(Y向)扁方截面拔長，扁方截面邊長之比為1 :1. 5，拔至長度為截面短邊長的3倍，此時，得到壓實鍛透的坯料，步驟B④對壓實鍛透的坯料沿軸向鍛打成八方棱軸，再經(jīng)過壓印切肩、鍛出臺階、滾圓整形，使總鍛造比為4. 5，得到臺階軸鍛坯，
步驟B⑤對臺階軸鍛坯進(jìn)行粗加工，沿軸向車出中心通孔及車去鍛坯黑皮，得到空心臺階工件，
步驟B⑥將經(jīng)過步驟⑤處理后的空心臺階工件加熱至920°C 930°C并保溫3小時后，水淬，開始時淬火的水溫不超過38°C，結(jié)束時淬火的水溫不超過49°C，
步驟B⑦將經(jīng)過步驟⑥處理后的空心臺階工件加熱至625°C并保溫6小時后，空冷至室溫。實施例(工藝號C)，具體步驟如下
步驟C①以鉻鉬低合金鋼為坯料，鉻鉬低合金鋼坯料采用電爐初煉加爐外精煉并進(jìn)行真空脫氣的工藝冶煉所得，所述的鉻鉬低合金鋼由碳、硅、錳、鉻、鉬、磷、硫、氫、鎳、鈮、 釩、鈦、銅及鋁組成，其質(zhì)量百分比為
0. 12% 彡碳彡 0. 15%、0· 15% 彡硅彡 0. 40%、0. 50% 彡猛彡 0. 60%、2. 25% 彡鉻彡 2. 50%、 1. 00% 彡鉬彡 1. 10%、 磷彡 0. 020%、硫彡 0. 015%、氫彡 2. 0ppm、0. 20% 彡鎳彡 0. 50%,0 <鈮彡 0. 01%,0 <釩彡 0. 01%、
0 <鈦彡0. 025%,0 <銅彡0. 20%,0 <鋁彡0. 05%、并且，鈦、銅及鋁的總量合計 (0. 50%,
步驟C②根據(jù)所需結(jié)構(gòu)件尺寸，選擇方錠，進(jìn)爐加熱至120(TC后，在自由鍛錘上沿鋼錠長度方向開坯拔料，鍛造比為1. 8 2. 0，并進(jìn)行鋸切，取中間段作為坯料，
步驟C③以坯料的軸向為Y向，以與Y向垂直平面為XOZ平面，將坯料進(jìn)爐加熱，坯料出爐，在始鍛溫度1180°C 1150°C且停鍛溫度為850°C 800°C，對坯料進(jìn)行Y向鐓粗，鐓至高度與直徑相等時，再對Y向鐓粗后的坯料進(jìn)行原軸向(Y向)扁方截面拔長，扁方截面邊長之比為1 :1. 5，拔至長度為截面短邊長的3倍，此時，得到壓實鍛透的坯料，
步驟C④對壓實鍛透的坯料沿軸向鍛打成八方棱軸，再經(jīng)過壓印切肩、鍛出臺階、滾圓整形，使總鍛造比為4. 5，得到臺階軸鍛坯，
步驟C⑤對臺階軸鍛坯進(jìn)行粗加工，沿軸向車出中心通孔及車去鍛坯黑皮，得到空心臺階工件，
步驟C⑥將經(jīng)過步驟⑤處理后的空心臺階工件加熱至900°C并保溫3小時后，隨爐冷至550°C出爐后空冷室溫，
步驟C⑦將經(jīng)過步驟⑥處理后的空心臺階工件加熱至920°C并保溫3小時后，水淬， 開始時淬火的水溫不超過38°C，結(jié)束時淬火的水溫不超過49°C，
步驟C⑧將經(jīng)過步驟⑦處理后的空心臺階工件加熱至625°C并保溫6小時后，空冷至室溫。所述步驟C① 步驟C②，其目的是
選用整只方錠加熱，在自由鍛錘上沿鋼錠長度方向開坯拔料，由于鑄錠凝固結(jié)晶性質(zhì)和鉻鉬低合金鋼F22 MOD材料特性所致，鋼錠內(nèi)部存在影響直接下料的不同程度的偏析、夾雜、疏松、氣孔、裂紋等原始等缺陷，因此必須整錠拔長開坯，具備一定的鍛造比(約為2)。切除錠底高熔點氧化物夾雜區(qū)域和冒口端縮孔、中心疏松區(qū)域，取中間無嚴(yán)重鑄錠缺陷的坯料，以確保鍛件用料的芯部質(zhì)量(無夾雜、無縮孔、金相組織均勻等)，為優(yōu)質(zhì)段鋼坯。
所述步驟C③ 步驟C④，一火完成，始鍛溫度1180°C 1150°C且停鍛溫度為 850°C 800°C。必須在一火內(nèi)對坯料進(jìn)行Y向鐓粗、原軸向(Y向)扁方壓實法截面拔長、 軸向鍛打成八方棱軸、壓印切肩、鍛出臺階、滾圓整形，得到壓實鍛透的臺階軸鍛坯。所述步驟C③ 步驟C④描述的始鍛溫度嚴(yán)格控制在1180°C 1150°C之間和停鍛溫度為850°C 800°C。其目的是
一是可使得整個熱變形過程在塑性較好的單相奧氏體區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，避免了在兩相區(qū)域內(nèi)鍛造，造成組織應(yīng)力和鋼中因不同程度的夾雜產(chǎn)生應(yīng)力集中形成的應(yīng)力與基體金屬間應(yīng)力迭加，而可能產(chǎn)生的內(nèi)部裂紋等缺陷；二是停鍛時鍛件溫度不允許高于850°C，這樣既保證了變形金屬的再結(jié)晶，又保證了晶粒不長大，其金相組織，均勻細(xì)小，成為能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)低溫韌性的性能熱處理前唯一的理想原始組織。所述步驟C③描述的扁方壓實法截面拔長，其目的是
扁方壓實法截面拔長比采用常規(guī)鍛造工藝更能將鑄態(tài)金屬中疏松、空隙和微裂紋等缺陷最大程度地壓實，提高了金屬的致密度和連續(xù)性，減輕鋼錠中的偏析程度，從而有效地挖掘了材料的組織性能和綜合力學(xué)性能；
所述步驟C⑥，進(jìn)行加熱溫度為900°C完全退火，其目的是
一是消除較大鍛件不可避免存在的混晶現(xiàn)象，進(jìn)一步細(xì)化晶粒和減小微觀偏析，二是使原有組織轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w+鐵素體的平衡組織，克服該鋼大鍛件的鍛態(tài)組織缺陷對后續(xù)調(diào)質(zhì)熱處理的不良影響，提高調(diào)質(zhì)熱處理后材料的綜合力學(xué)性能，尤其是低溫沖擊韌性。所述步驟C⑦，經(jīng)熱模擬試驗得出該材料的ACl是818°C，AC3是906°C，理論淬火加熱溫度應(yīng)為940°C左右，適當(dāng)將淬火加熱溫度降低到920°C，其目的是
在不影響奧氏體化時合金元素充分溶解的前提下，防止淬火加熱期間奧氏體化晶粒長大速度過快降低力學(xué)性能指標(biāo)。所述步驟C⑦，工件出爐到入水浸沒的時間不允許超過60秒，淬火水溫開始時不允許超過38°C，結(jié)束時不允許超過49°C，工件淬火水冷至室溫。此步驟要求1、淬火介質(zhì)選擇價格低而冷卻速度快的水；2、嚴(yán)格控制工件出爐后在空氣中的停留時間，以防此過程產(chǎn)生非馬氏體組織的轉(zhuǎn)變，工件從離開加熱爐到全部沒入水中不超過60秒；3、為減少冷卻過程中蒸氣膜對馬氏體轉(zhuǎn)變的不良影響，采用攪拌的方法，在工件冷卻區(qū)，水的流速> 0. 7 米/秒；4、嚴(yán)格控制淬火介質(zhì)(水)的溫度，淬火開始時彡38°C，結(jié)束時彡49°C。試驗結(jié)果綜合分析 鍛件低倍組織分析
普通鍛造工藝是采用單方向反復(fù)鐓粗拔長，鍛造后的鉻鉬低合金鋼F22 MOD鍛件超聲波探傷相控陣檢測圖(見圖3)有明顯的缺陷，橫向低倍組織(見圖5)雖然較致密，但低倍組織中存在明顯的錠型偏析，錠型偏析與超聲波探傷相控陣檢測圖(見圖3)上的缺陷位置相對應(yīng)。鋼材錠型偏析特征是在酸浸低倍試片上，呈腐蝕較深，由暗點和空隙組成的，與原錠型橫截面相似的框帶，一般為方形，也稱方形偏析。對一些較大錠型的鋼錠(重量大于五噸的鋼錠)，因凝固結(jié)晶的固有特性，不同程度的錠型偏析的存在是不可避免的。保留在鍛件中的錠型偏析對鋼材的力學(xué)性能和韌性影響較大，尤其是低溫韌性；而本發(fā)明所述的鍛造工藝，鍛件橫向低倍組織不但致密，而且錠型偏析(見圖6)得到了大大改善。由于扁方壓實法是在鍛件拔長過程中，采用扁方截面，不但充分發(fā)揮鍛壓設(shè)備的最大能量，而且利用上下砧面對工件逐點擠壓，將鑄態(tài)金屬中疏松、空隙和微裂紋等缺陷最大程度地壓實，提高了金屬的致密度和連續(xù)性。另外，扁方壓實法能促使坯料心部金屬向坯料側(cè)表流動，從而使鍛件內(nèi)外組織趨向均勻，有效地減輕鍛件的偏析程度。因此，扁方壓實法能有效地挖掘了材料的組織性能和綜合力學(xué)性能；
比較例1 (工藝號A)、比較例2(工藝號B)、實施例(工藝號C)最終結(jié)果分析(具體數(shù)據(jù)見表1)，工藝號C中編號(3)為本發(fā)明的實施例，編號(1) (2)為本發(fā)明的重復(fù)例 表1
權(quán)利要求
1. 一種深海采油設(shè)備輸送立管用鋼鍛件制造工藝，其特征在于，步驟如下 步驟①以鉻鉬低合金鋼為坯料，所述的鉻鉬低合金鋼由碳、硅、錳、鉻、鉬、磷、硫、氫、 鎳、鈮、釩、鈦、銅及鋁組成，其質(zhì)量百分比為0. 12% ≤碳≤0. 15%、0· 15% ≤硅≤0. 40%、0. 50% ≤猛≤0. 60%、2. 25% ≤鉻≤2. 50%、 1. 00% ≤鉬≤1. 10%、 磷≤0. 020%、硫≤0. 015%、氫≤2. 0ppm、0. 20% ≤鎳≤0. 50%,0 <鈮≤ 0. 01%,0 <釩≤0. 01%、0 <鈦≤0. 025%,0 <銅≤0. 20%,0 <鋁≤0. 05%、并且，鈦、銅及鋁的總量合計 (0. 50%,步驟②根據(jù)所需結(jié)構(gòu)件尺寸，選擇方錠，進(jìn)爐加熱至120(TC后，在自由鍛錘上沿鋼錠長度方向開坯拔料，鍛造比為1.纊2.0，并進(jìn)行鋸切，取中間段作為坯料，步驟③以坯料的軸向為7向，以與7向垂直平面為XOZ平面，將坯料進(jìn)爐加熱，坯料出爐，在始鍛溫度1180°C 1150°C且停鍛溫度為850°C 800°C，對坯料進(jìn)行7向鐓粗，鐓至高度與直徑相等時，再對r向鐓粗后的坯料進(jìn)行原軸向(Y向)扁方截面拔長，扁方截面邊長之比為1 :1. 5，拔至長度為截面短邊長的3倍，此時，得到壓實鍛透的坯料，步驟④對壓實鍛透的坯料沿軸向鍛打成八方棱軸，再經(jīng)過壓印切肩、鍛出臺階、滾圓整形，使總鍛造比為4. 5，得到臺階軸鍛坯，步驟⑤對臺階軸鍛坯進(jìn)行粗加工，沿軸向車出中心通孔及車去鍛坯黑皮，得到空心臺階工件，步驟⑥將經(jīng)過步驟⑤處理后的空心臺階工件加熱至900°C并保溫3小時后，隨爐冷至 550°C出爐后空冷室溫，步驟⑦將經(jīng)過步驟⑥處理后的空心臺階工件加熱至920°C并保溫3小時后，水淬，開始時淬火的水溫不超過38°C，結(jié)束時淬火的水溫不超過49°C，步驟⑧將經(jīng)過步驟⑦處理后的空心臺階工件加熱至625°C并保溫6小時后，空冷至室
2.如權(quán)利要求書1所述的深海采油設(shè)備輸送立管用鋼鍛件制造工藝，其特征在于，鉻鉬低合金鋼坯料采用電爐初煉加爐外精煉并進(jìn)行真空脫氣的工藝冶煉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種深海采油設(shè)備輸送立管用鋼鍛件制造工藝，具體步驟是步驟①以鉻鉬低合金鋼為坯料；步驟②選擇方錠，進(jìn)爐加熱至1200℃后，沿鋼錠長度方向開坯拔料；步驟③將坯料進(jìn)爐加熱，坯料出爐，得到壓實鍛透的坯料；步驟④對壓實鍛透的坯料鍛打成八方棱軸，得到臺階軸鍛坯；步驟⑤對臺階軸鍛坯進(jìn)行粗加工，得到空心臺階工件；步驟⑥將空心臺階工件加熱至900℃并保溫3小時后，出爐后空冷室溫；步驟⑦將空心臺階工件加熱至920℃并保溫3小時后，水淬，結(jié)束時淬火的水溫不超過49℃；步驟⑧將空心臺階工件加熱至625℃并保溫6小時后，空冷至室溫。此工藝制造出的鍛件能很好地適用于深海低溫工況環(huán)境。
文檔編號C21D1/18GK102181793SQ201110082929
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者張利, 徐元生, 王潔 申請人:南京迪威爾重型鍛造股份有限公司