CN102181793B - 深海采油设备输送立管用钢锻件制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深海采油设备输送立管用钢锻件制造工艺，具体步骤是：步骤①：以铬钼低合金钢为坯料，步骤②：选择方锭，进炉加热至1200℃后，沿钢锭长度方向开坯拔料；步骤③：将坯料进炉加热，坯料出炉，得到压实锻透的坯料；步骤④：对压实锻透的坯料锻打成八方棱轴，得到台阶轴锻坯；步骤⑤：对台阶轴锻坯进行粗加工，得到空心台阶工件；步骤⑥：将空心台阶工件加热至900℃并保温3小时后，出炉后空冷室温；步骤⑦：将空心台阶工件加热至920℃并保温3小时后，水淬，结束时淬火的水温不超过49℃；步骤⑧：将空心台阶工件加热至625℃并保温6小时后，空冷至室温。此工艺制造出的锻件能很好地适用于深海低温工况环境。

Description

深海采油设备输送立管用钢锻件制造工艺

技术领域

本发明属于一种深海采油设备输送立管用钢锻件制造工艺，其制造工艺是锻造工艺与热处理工艺的一种组合。

背景技术

深海采油设备输送立管是整个深水油气田开发的最主要的界面，属于海洋油气开采***连接海面上的浮体和水下井口生产***的重要部件之一。一般来说深水立管要完成的功能有：1）输出、输入或循环流体；2）钻井或修井机工具到井口的导向；3）支撑辅助线。深海采油设备输送立管在海洋环境中要承受风、浪、流等环境荷载的作用，当波浪和海流在一定的流速下流经立管时,会产生漩涡脱落,从而引发立管的涡激振动。在内部流体和外部环境荷载的作用下会发生碰撞、断裂以及内部流体油气的冲刷侵蚀、化学侵蚀和H2S引起的氢脆断裂失效等,造成严重的经济损失和环境破坏。因此，用于制造深海采油设备输送立管，尤其是深海采油设备输送立管的材质，已经越来越引起人们的重视。立管最常用的材料是从碳钢（如美国石油协会(API)－5L 规格管线钢，等级X52-X70 和更高）、低合金钢和特种钢（也就是高合金钢，如13%铬）的钢材。我们综合海洋深水立管的成本（性价比）、抗侵蚀能力、重量要求（降低铺设张力便于水下安装）和可焊接性等工况，选用材料标准ASTM A182中的F22 MOD（CrMo低合金钢）作为海洋立管的制造材料。锻件的主要锻造工序、锻件质量、交货及验收严格执行API 6A/ ISO 10423《井口设备和采油树设备规范》及FMC公司的技术文件Doc No：M20717 Rev：B。 

 铬钼低合金钢F22 MOD主要应用于制造核电设备、火电设备、压力容器以及石化炼油行业的加氢反应器，工况处于高温(371～593℃) 回火脆化的临氢环境。在韧性方面只要求保证在回火脆化敏感温度范围具有较高的冲击韧性，对低温冲击韧性无具体技术要求。采用铬钼低合金钢F22 MOD材料制造深海采油设备输送立管至今尚无公开报导的先例，也无相关技术资料可查。但是由于立管处于深海苛刻工况条件，要求低温韧性-40°夏比V型缺口冲击功≧42J。因此，若选用性价比较适中的铬钼低合金钢F22 MOD材料，以常规的锻件制造工艺制造出的深海立管，其低温韧性难以满足要求，无法适用于深海这样的低温工况环境。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有锻件制造工艺的不足，提供一种深海采油设备输送立管用钢锻件制造工艺，按此工艺制造出的锻件能很好地适用于深海低温工况环境，同时大幅度降低制造成本，提高了生产效率。

本发明是通过以下技术方案实现的： 

一种深海采油设备输送立管用钢锻件制造工艺，所述钢锻件制造工艺的具体步骤是：

步骤①：以铬钼低合金钢为坯料，所述的铬钼低合金钢由碳、硅、锰、铬、钼、磷、硫、氢、镍、铌、钒、钛、铜及铝组成，其质量百分比为：

0.12%≤碳≤0.15%、0.15%≤硅≤0.40%、0.50%≤锰≤0.60%、2.25%≤铬≤2.50%、1.00%≤钼≤1.10%、     磷≤0.020%、硫≤0.015%、氢≤2.0ppm、0.20%≤镍≤0.50%、0＜铌≤0.01%、0＜钒≤0.01%、

0＜钛≤0.025%、0＜铜≤0.20%、0＜铝≤0.05%、并且，钛、铜及铝的总量合计≤0.50%，

步骤②：根据所需结构件尺寸，选择方锭，进炉加热至1200℃后，在自由锻锤上沿钢锭长度方向开坯拔料，锻造比为1.8~2.0，并进行锯切，取中间段作为坯料，

步骤③：以坯料的轴向为Y向，以与Y向垂直平面为XOZ平面，将坯料进炉加热，坯料出炉，在始锻温度1180℃～1150℃且停锻温度为850℃～800℃，对坯料进行Y向镦粗，镦至高度与直径相等时，再对Y向镦粗后的坯料进行原轴向（Y向）扁方截面拔长，扁方截面边长之比为1：1.5，拔至长度为截面短边长的3倍，此时，得到压实锻透的坯料，

步骤④：对压实锻透的坯料沿轴向锻打成八方棱轴，再经过压印切肩、锻出台阶、滚圆整形，使总锻造比为4.5，得到台阶轴锻坯，

步骤⑤：对台阶轴锻坯进行粗加工，沿轴向车出中心通孔及车去锻坯黑皮，得到空心台阶工件，

步骤⑥：将经过步骤⑤处理后的空心台阶工件加热至900℃并保温3小时后，随炉冷至550℃出炉后空冷室温，

步骤⑦：将经过步骤⑥处理后的空心台阶工件加热至920℃并保温3小时后，水淬，开始时淬火的水温不超过38℃，结束时淬火的水温不超过49℃，

步骤⑧：将经过步骤⑦处理后的空心台阶工件加热至625℃并保温6小时后，空冷至室温。

本发明的优点及积极效果是：

本发明选用低铬钼含量的铬钼低合金钢F22 MOD材料，并将步骤②～步骤④所述的锻造工艺和步骤⑥～步骤⑧所述的热处理工艺组合起来，即经扁方压实锻透的锻造工艺（扁方压实原理：是在锻件拔长过程中，采用扁方截面，充分发挥锻压设备的最大能量，利用上下砧面对工件逐点挤压锻透）和完全退火+调质的热处理工艺，达到了常规设计材料（如：高镍或高铬钼合金钢）的强度，且低温韧性和焊接性能远优于常规设计材料；另外，扁方压实锻透工艺针对此类工件只需一次压实，替代了常规此类工件需两镦两拔才能压实锻透的工艺，减少了镦粗次数，节省了一半火次和40%的锻压设备占用率，经对压实后的工件超声波检测和试样的低倍酸浸试验证实，工件内部压实效果明显且工艺稳定，锻件一次交检合格率大幅度提高，为后续热处理工艺解决晶粒细化、低温环境尤其深海低温环境下材料韧性提高的问题提供了充分条件；从另一方面来看，本发明的锻造工艺虽然能够压实钢锭内部缺陷，有效地改善锻件内部矛盾组织，但如果使用本发明以外的其他热处理工艺对经本发明的锻造工艺处理后的所选材料进行热处理，也无法解决细化晶粒、提高低温环境尤其深海低温环境下材料韧性的问题，所以，本发明所采用的特殊锻造工艺与特殊热处理工艺在功能上彼此支持，其低温材料韧性等综合性能满足深海低温环境下的使用要求，最终使得所选铬钼低合金钢F22 MOD材料能够适宜作为深海采油设备输送立管用钢锻件的材料。

本发明是集锻造与热处理于一体的最佳组合，即扁方压实锻透的锻造工艺和完全退火加调质热处理的组合。否则，即使力学性能能满足在低温工况下服役的要求，也不能确保投入大生产期间产品性能的稳定性。因为本发明锻造工艺的扁方压实锻透，比采用常规锻造工艺更能将铸态金属中疏松、空隙和裂纹等原始缺陷最大程度地压实，提高了金属的致密度和连续性，同时促进铸态组织揉合，使锻件内外组织趋向均匀，有效地减轻了锻件的偏析程度，从而有效地挖掘了材料的组织性能和综合力学性能；本发明专利在调质热处理之前增加完全退火热处理，一是消除较大锻件不可避免存在的混晶现象，进一步细化晶粒和减轻微观偏析，二是使原有组织转变为珠光体+铁素体的平衡组织，克服该钢大锻件的锻态组织缺陷对后续调质热处理的不良影响，提高了调质热处理后材料的综合力学性能，尤其低温冲击韧性。

概括之，本发明专利的技术关键就是通过扁方压实锻透的锻造工艺，最大限度地提高深海采油设备输送立管锻件的锻造质量，再辅以完全退火加调质热处理，最终获得了以回火索氏体为主的细小均匀的锻件组织。锻件的拉伸性能，尤其是低温-46℃冲击功远超深海低温工况环境的要求。另外，本发明专利的制造工艺稳定，具有较好的可重复性。

附图说明

图1为本发明实施例的锻造流程图。

图2为本发明实施例的热处理曲线图。

图3为比较例1的超声波探伤相控阵检测图。

图4为实施例的超声波探伤相控阵检测图。

图5为比较例1的横向低倍组织图。

图6为实施例的横向低倍组织图。

图7为比较例2的金相组织图（100×）。

图8为比较例2的金相组织图（500×）。

图9为实施例的金相组织图（100×）。

图10为实施例的金相组织图（500×）。

具体实施方式

采用两种不同的钢锻件制造工艺方法进行试验，如下：

比较例1（工艺号A）：普通的锻造工艺＋普通调质热处理工艺，

比较例2（工艺号B）：本发明所述的锻造工艺＋普通调质热处理工艺

实施例（工艺号C）：本发明所述的锻造工艺＋本发明所述的完全退火+调质热处理工艺。

比较例（工艺号A），具体步骤如下：

步骤A①：以铬钼低合金钢为坯料，铬钼低合金钢坯料采用电炉初炼加炉外精炼并进行真空脱气的工艺冶炼所得，所述的铬钼低合金钢由碳、硅、锰、铬、钼、磷、硫、氢、镍、铌、钒、钛、铜及铝组成，其质量百分比为：

0.12%≤碳≤0.15%、0.15%≤硅≤0.40%、0.50%≤锰≤0.60%、2.25%≤铬≤2.50%、1.00%≤钼≤1.10%、     磷≤0.020%、硫≤0.015%、氢≤2.0ppm、0.20%≤镍≤0.50%、0＜铌≤0.01%、0＜钒≤0.01%、

0＜钛≤0.025%、0＜铜≤0.20%、0＜铝≤0.05%、并且，钛、铜及铝的总量合计≤0.50%，

在本实施例中，铬钼低合金钢中个组份的质量百分比可具体选择为：

碳=0.15%、硅=0.40%、锰=0.60%、铬=2.50%、钼=1.10%、磷≤0.020%、硫≤0.015%、氢≤2.0ppm、镍=0.50%、铌=0.01%、钒=0.01%、钛=0.025%、铜=0.20%、铝=0.05%；

碳=0.12%、硅=0.15%、锰=0.50%、铬=2.25%、钼=1.00%、磷≤0.020%、硫≤0.015%、氢≤2.0ppm、镍=0.20%、铌=0.001%、钒=0.001%、钛=0.0025%、铜=0.020%、铝=0.005%；或者，

碳=0.14%、硅=0.19%、锰=0.55%、铬=2.35%、钼=1.05%、磷≤0.020%、硫≤0.015%、氢≤2.0ppm、镍=0.28%、铌=0.005%、钒=0.005%、钛=0.003%、铜=0.027%、铝=0.008%，

步骤A②：根据所需结构件尺寸，选择方锭，进炉加热至1200℃后，在自由锻锤上沿钢锭长度方向开坯拔料，锻造比为1.8～2.0，并进行锯切，取中间段作为坯料，

步骤A③:坯料加热至1200℃出炉，沿轴向镦粗， 镦至高度与直径相等，再以原轴向四方拔长，拔至长度为截面边长的2.5倍，再重复步骤③工序完成轴向二次镦拔；（锻造温度控制在1200℃～800℃），

步骤A④：加热至1200℃出炉，沿上述工序的轴向进行镦粗、沿轴向锻打成八方棱轴，再经过压印切肩、锻出台阶、滚圆整形，使总锻造比为4.5，得到台阶轴锻坯（锻造温度控制在1200℃～800℃），

步骤A⑤：对台阶轴锻坯进行粗加工，沿轴向车出中心通孔及车去锻坯黑皮，得到空心台阶工件，

步骤A⑥：将经过步骤⑤处理后的空心台阶工件进行淬火，加热温度为920℃~930℃，保温时间按锻件最大截面的每英寸0 .5小时 (最低不小于1小时 )计算 ，保温3小时后，水淬，开始时淬火的水温不超过38℃，结束时淬火的水温不超过49℃，

步骤A⑦：将经过步骤⑥处理后的空心台阶工件加热至625℃（回火炉按ASTM E991进行了负载炉温均匀性校验并在校验有效期内，工件表面装有接触式测温热电偶）并保温6.5小时后，空冷至室温。

比较例（工艺号B），具体步骤如下：

步骤B①：以铬钼低合金钢为坯料，铬钼低合金钢坯料采用电炉初炼加炉外精炼并进行真空脱气的工艺冶炼所得，所述的铬钼低合金钢由碳、硅、锰、铬、钼、磷、硫、氢、镍、铌、钒、钛、铜及铝组成，其质量百分比为：

0.12%≤碳≤0.15%、0.15%≤硅≤0.40%、0.50%≤锰≤0.60%、2.25%≤铬≤2.50%、1.00%≤钼≤1.10%、     磷≤0.020%、硫≤0.015%、氢≤2.0ppm、0.20%≤镍≤0.50%、0＜铌≤0.01%、0＜钒≤0.01%、

0＜钛≤0.025%、0＜铜≤0.20%、0＜铝≤0.05%、并且，钛、铜及铝的总量合计≤0.50%，

步骤B②：根据所需结构件尺寸，选择方锭，进炉加热至1200℃后，在自由锻锤上沿钢锭长度方向开坯拔料，锻造比为1.8～2.0，并进行锯切，取中间段作为坯料，

步骤B③：以坯料的轴向为Y向，以与Y向垂直平面为XOZ平面，将坯料进炉加热，坯料出炉，在始锻温度1180℃～1150℃且停锻温度为850℃～800℃，对坯料进行Y向镦粗，镦至高度与直径相等时，再对Y向镦粗后的坯料进行原轴向（Y向）扁方截面拔长，扁方截面边长之比为1：1.5，拔至长度为截面短边长的3倍，此时，得到压实锻透的坯料，

步骤B④：对压实锻透的坯料沿轴向锻打成八方棱轴，再经过压印切肩、锻出台阶、滚圆整形，使总锻造比为4.5，得到台阶轴锻坯，

步骤B⑤：对台阶轴锻坯进行粗加工，沿轴向车出中心通孔及车去锻坯黑皮，得到空心台阶工件，

步骤B⑥：将经过步骤⑤处理后的空心台阶工件加热至920℃～930℃并保温3小时后，水淬，开始时淬火的水温不超过38℃，结束时淬火的水温不超过49℃，

步骤B⑦：将经过步骤⑥处理后的空心台阶工件加热至625℃并保温6小时后，空冷至室温。

实施例（工艺号C）, 具体步骤如下：

步骤C①：以铬钼低合金钢为坯料，铬钼低合金钢坯料采用电炉初炼加炉外精炼并进行真空脱气的工艺冶炼所得，所述的铬钼低合金钢由碳、硅、锰、铬、钼、磷、硫、氢、镍、铌、钒、钛、铜及铝组成，其质量百分比为：

0.12%≤碳≤0.15%、0.15%≤硅≤0.40%、0.50%≤锰≤0.60%、2.25%≤铬≤2.50%、1.00%≤钼≤1.10%、     磷≤0.020%、硫≤0.015%、氢≤2.0ppm、0.20%≤镍≤0.50%、0＜铌≤0.01%、0＜钒≤0.01%、

0＜钛≤0.025%、0＜铜≤0.20%、0＜铝≤0.05%、并且，钛、铜及铝的总量合计≤0.50%，

步骤C②：根据所需结构件尺寸，选择方锭，进炉加热至1200℃后，在自由锻锤上沿钢锭长度方向开坯拔料，锻造比为1.8～2.0，并进行锯切，取中间段作为坯料，

步骤C③：以坯料的轴向为Y向，以与Y向垂直平面为XOZ平面，将坯料进炉加热，坯料出炉，在始锻温度1180℃～1150℃且停锻温度为850℃～800℃，对坯料进行Y向镦粗，镦至高度与直径相等时，再对Y向镦粗后的坯料进行原轴向（Y向）扁方截面拔长，扁方截面边长之比为1：1.5，拔至长度为截面短边长的3倍，此时，得到压实锻透的坯料，

步骤C④：对压实锻透的坯料沿轴向锻打成八方棱轴，再经过压印切肩、锻出台阶、滚圆整形，使总锻造比为4.5，得到台阶轴锻坯，

步骤C⑤：对台阶轴锻坯进行粗加工，沿轴向车出中心通孔及车去锻坯黑皮，得到空心台阶工件，

步骤C⑥：将经过步骤⑤处理后的空心台阶工件加热至900℃并保温3小时后，随炉冷至550℃出炉后空冷室温，

步骤C⑦：将经过步骤⑥处理后的空心台阶工件加热至920℃并保温3小时后，水淬，开始时淬火的水温不超过38℃，结束时淬火的水温不超过49℃，

步骤C⑧：将经过步骤⑦处理后的空心台阶工件加热至625℃并保温6小时后，空冷至室温。

所述步骤C①～步骤C②，其目的是：

选用整只方锭加热，在自由锻锤上沿钢锭长度方向开坯拔料，由于铸锭凝固结晶性质和铬钼低合金钢F22 MOD材料特性所致，钢锭内部存在影响直接下料的不同程度的偏析、夹杂、疏松、气孔、裂纹等原始等缺陷，因此必须整锭拔长开坯，具备一定的锻造比（约为2）。切除锭底高熔点氧化物夹杂区域和冒口端缩孔、中心疏松区域，取中间无严重铸锭缺陷的坯料，以确保锻件用料的芯部质量（无夹杂、无缩孔、金相组织均匀等），为优质段钢坯。

所述步骤C③～步骤C④，一火完成，始锻温度1180℃～1150℃且停锻温度为850℃～800℃。必须在一火内对坯料进行Y向镦粗、原轴向（Y向）扁方压实法截面拔长、轴向锻打成八方棱轴、压印切肩、锻出台阶、滚圆整形，得到压实锻透的台阶轴锻坯。

所述步骤C③～步骤C④描述的始锻温度严格控制在1180℃～1150℃之间和停锻温度为850℃～800℃。其目的是：

一是可使得整个热变形过程在塑性较好的单相奥氏体区域内进行，避免了在两相区域内锻造，造成组织应力和钢中因不同程度的夹杂产生应力集中形成的应力与基体金属间应力迭加，而可能产生的内部裂纹等缺陷；二是停锻时锻件温度不允许高于850℃，这样既保证了变形金属的再结晶，又保证了晶粒不长大，其金相组织，均匀细小，成为能达到标准低温韧性的性能热处理前唯一的理想原始组织。

所述步骤C③描述的扁方压实法截面拔长，其目的是：

扁方压实法截面拔长比采用常规锻造工艺更能将铸态金属中疏松、空隙和微裂纹等缺陷最大程度地压实，提高了金属的致密度和连续性，减轻钢锭中的偏析程度，从而有效地挖掘了材料的组织性能和综合力学性能；

所述步骤C⑥，进行加热温度为900℃完全退火，其目的是：

一是消除较大锻件不可避免存在的混晶现象，进一步细化晶粒和减小微观偏析，二是使原有组织转变为珠光体+铁素体的平衡组织，克服该钢大锻件的锻态组织缺陷对后续调质热处理的不良影响，提高调质热处理后材料的综合力学性能，尤其是低温冲击韧性。

所述步骤C⑦，经热模拟试验得出该材料的AC1是818℃，AC3是906℃，理论淬火加热温度应为940℃左右，适当将淬火加热温度降低到920℃，其目的是：

在不影响奥氏体化时合金元素充分溶解的前提下，防止淬火加热期间奥氏体化晶粒长大速度过快降低力学性能指标。

所述步骤C⑦，工件出炉到入水浸没的时间不允许超过60秒，淬火水温开始时不允许超过38℃，结束时不允许超过49℃，工件淬火水冷至室温。此步骤要求：1、淬火介质选择价格低而冷却速度快的水；2、严格控制工件出炉后在空气中的停留时间，以防此过程产生非马氏体组织的转变，工件从离开加热炉到全部没入水中不超过60秒；3、为减少冷却过程中蒸气膜对马氏体转变的不良影响，采用搅拌的方法，在工件冷却区，水的流速≥0.7米／秒；4、严格控制淬火介质(水)的温度，淬火开始时≤38℃，结束时≤49℃。

试验结果综合分析：

锻件低倍组织分析：

普通锻造工艺是采用单方向反复镦粗拔长，锻造后的铬钼低合金钢F22 MOD锻件超声波探伤相控阵检测图（见图3）有明显的缺陷，横向低倍组织（见图5）虽然较致密，但低倍组织中存在明显的锭型偏析，锭型偏析与超声波探伤相控阵检测图（见图3）上的缺陷位置相对应。钢材锭型偏析特征是在酸浸低倍试片上，呈腐蚀较深，由暗点和空隙组成的，与原锭型横截面相似的框带，一般为方形，也称方形偏析。对一些较大锭型的钢锭（重量大于五吨的钢锭），因凝固结晶的固有特性，不同程度的锭型偏析的存在是不可避免的。保留在锻件中的锭型偏析对钢材的力学性能和韧性影响较大，尤其是低温韧性；而本发明所述的锻造工艺，锻件横向低倍组织不但致密，而且锭型偏析（见图6）得到了大大改善。由于扁方压实法是在锻件拔长过程中，采用扁方截面，不但充分发挥锻压设备的最大能量，而且利用上下砧面对工件逐点挤压，将铸态金属中疏松、空隙和微裂纹等缺陷最大程度地压实，提高了金属的致密度和连续性。另外，扁方压实法能促使坯料心部金属向坯料侧表流动，从而使锻件内外组织趋向均匀，有效地减轻锻件的偏析程度。因此，扁方压实法能有效地挖掘了材料的组织性能和综合力学性能；

比较例1（工艺号A）、比较例2(工艺号B)、实施例（工艺号C）最终结果分析（具体数据见表1），工艺号C中编号（3）为本发明的实施例，编号（1）～（2）为本发明的重复例：

 表1：

 比较例1（工艺号A）：

比较例1，采用普通的锻造工艺＋普通的调质热处理工艺，由于锻造是单方向反复镦粗拔长，热处理是普通的调质工艺。因而立管锻件的低倍组织仍保留铸态钢锭的锭型偏析组织（见图5），这种锭型偏析组织无法通过热处理的方法进行消除或改善，使其组织对应的力学性能较差(见表1中的工艺号A),远不能满足低温工况的苛刻要求。

比较例2（工艺号B）:

比较例2，采用本发明所述的锻造工艺＋普通调质热处理工艺，本发明所述锻造工艺是在锻件拔长过程中，采用扁方截面，充分发挥锻压设备的最大能量，利用上下砧面对工件逐点挤压，将铸态金属中疏松、空隙和微裂纹等缺陷最大程度地压实，提高了金属的致密度和连续性（见图6）。图4与图6分别与图3、图5比较表明，扁方压实法能促使坯料心部金属向坯料侧表流动，促进铸态组织揉合，从而使锻件内外组织趋向均匀，有效地减轻了锻件的偏析程度（见图4、图6）。显微组织（见图7与图8），为回火索氏体+粒状贝氏体，综合力学性能指标获得较大提升，尤其是低温冲击韧性得到大幅度提高（见表1中的工艺号B）。但该工艺采用的热处理是取消了完全退火步骤的普通调质处理工艺，其显微组织未能消除混晶、进一步细化晶粒和减小微观偏析（见图8）,因此屈服强度仍然偏低，勉强能够满足低温工况的性能要求。尽管该工艺中，简化了工艺步骤，缩短了生产周期，但产品质量的稳定性无法控制。

实施例（工艺号C），采用本发明所述的锻造工艺＋本发明所述的完全退火+调质热处理工艺，锻造工艺流程（见图1），完全退火+调质热处理工艺（见图2）。热处理工艺在调质热处理之前增加了一次完全退火处理，平衡调质淬火前的组织状态为铁素体+珠光体，消除了锻态混晶晶粒、组织趋于均匀、有利于淬火获得更加细小均匀的马氏体组织，提高了调质热处理后材料的强韧化性能，这也是采用本发明实施例（工艺号C）所述的锻件制造工艺得到的显微金相组织明显优于采用比较例1(工艺号A)、比较例2（工艺号B）、所述锻件制造工艺得到的显微金相组织的主要因素之一。低倍组织（见图6）显示，锭型偏析程度大大减轻。金相显微组织（见图9与图10）均匀细小，主要为回火索氏体，无树枝晶偏析组织，低温冲击韧性是比较例1（工艺号A）的2.7倍，综合力学性能各项数据均非常理想（见表1中的工艺号C（3）），工艺号C中编号（3）为本发明的实施例，编号（1）、（2）为本发明重复例（即采用本发明锻件制造工艺进行重复试验所得）。由表中力学性能数据可知，采用本发明所述锻件制造工艺制造的产品，实施例C（3）和重复例C（1）、C（2）的力学性能数据吻合良好，表明本发明工艺稳定可靠。以此工艺生产出的深海采油设备输送立管锻件，确实能很好适用于如深海这样的低温工况环境，同时，此工艺填补了铬钼低合金钢 F22 MOD锻件制造工艺的一个空白，也为同类锻件制造工艺技术开发奠定了基础。

另外，本发明扁方压实锻透工艺针对此类工件只需一次压实，替代了常规此类工件需两镦两拔才能压实锻透的工艺，减少了镦拔次数，节省了一半火次和40%的锻压设备占用率，提高了生产效率，有利于节能环保。

以上所述，仅为本发明具体实施例，但不能以此限定本发明实施的范围，即凡依照本发明申请专利范围及说明书内容所作的等同、变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (1)

1.一种深海采油设备输送立管用钢锻件制造工艺，其特征在于，步骤如下：

步骤①：以铬钼低合金钢为坯料，所述的铬钼低合金钢由碳、硅、锰、铬、钼、磷、硫、氢、镍、铌、钒、钛、铜及铝组成，其质量百分比为：

0.12％≤碳≤0.15％、0.15％≤硅≤0.40％、0.50％≤锰≤0.60％、2.25％≤铬≤2.50％、1.00％≤钼≤1.10％、磷≤0.020％、硫≤0.015％、氢≤2.0ppm、0.20％≤镍≤0.50％、0＜铌≤0.01％、0＜钒≤0.01％、0＜钛≤0.025％、0＜铜≤0.20％、0＜铝≤0.05％、并且，钛、铜及铝的总量合计≤0.50％，

步骤②：根据所需结构件尺寸，选择方锭，进炉加热至1200℃后，在自由锻锤上沿钢锭长度方向开坯拔料，锻造比为1.8～2.0，并进行锯切，取中间段作为坯料，

步骤③：以坯料的轴向为Y向，以与Y向垂直平面为XOZ平面，将坯料进炉加热，坯料出炉，在始锻温度1180℃～1150℃且停锻温度为850℃～800℃，对坯料进行Y向镦粗，镦至高度与直径相等时，再对Y向镦粗后的坯料进行原轴向Y向扁方截面拔长，扁方截面边长之比为1∶1.5，拔至长度为截面短边长的3倍，此时，得到压实锻透的坯料，

步骤④：对压实锻透的坯料沿轴向锻打成八方棱轴，再经过压印切肩、锻出台阶、滚圆整形，使总锻造比为4.5，得到台阶轴锻坯，

步骤⑤：对台阶轴锻坯进行粗加工，沿轴向车出中心通孔及车去锻坯黑皮，得到空心台阶工件，

步骤⑥：将经过步骤⑤处理后的空心台阶工件加热至900℃并保温3小时后，随炉冷至550℃出炉后空冷室温，

步骤⑦：将经过步骤⑥处理后的空心台阶工件加热至920℃并保温3小时后，水淬，开始时淬火的水温不超过38℃，结束时淬火的水温不超过49℃，

步骤⑧：将经过步骤⑦处理后的空心台阶工件加热至625℃并保温6小时后，空冷至室温。

Images