CN109518087B - 用于低温低合金高强度耐腐蚀的油田阀体及其锻造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于低温低合金高强度耐腐蚀的油田阀体及其锻造工艺，该油田阀体以重量百分含量计，油田阀体的原料包括如下组分：C、0.01~0.03wt%；N、0.01~0.03wt%；Si、0.01~0.50wt%；Mn、0.30~0.60 wt%；P、0.01~0.25wt%；S、0.01~0.25wt%；Cr、12.0~14.0 wt%；Mo、0.50~0.60 wt%；Ni、3.55~4.50 wt%；Cu、0.01~0.20wt%；V、0.01~0.07wt%；Nb、0.010~0.045wt%；剩余的为Fe。本发明一方面有效的提高了阀体的机械性能以及耐腐蚀性，解决了一般材料，耐酸性好强度不高，强度高耐酸性不好的问题；另一方面钒V元素的添加，增强了材料淬透性和碳化物，并且能耐高温，有强烈的二次硬化作用，对提高硬度有显著作用。

Description

用于低温低合金高强度耐腐蚀的油田阀体及其锻造工艺
技术领域
本发明属于油田阀体产品领域，具体涉及一种用于低温低合金高强度耐腐蚀的油田阀体，同时还涉及一种用于低温低合金高强度耐腐蚀的油田阀体的锻造工艺。
背景技术
20世纪初，欧洲和美国等发达国家的学者本申请中Cu元素可以提高钢铁材料在大气环境中的耐蚀性能，延长钢铁材料的使用寿命，促使了含Cu钢的正式研发和生产。1910年有研究发现，由美国钢铁公司制造出的含铜量为0.07％的钢板暴露在不同腐蚀性的三种环境(乡村、工业及海洋大气)中表现出来的的耐腐蚀性能都比普碳钢好1.5倍。因此在1911年，美国钢铁公司开始将含一定铜元素的钢板推进市场，自从含铜钢的这种优异性被发现之后，诞生出同时具有高强度和高耐蚀性的低合金钢。在1916年前后，英国的钢铁协会和美国实验和材料学会为研究钢材的腐蚀规律，开始对钢材的耐大气腐蚀性能进行***性的大气暴晒试验研究，结果发现当复合添加Cu元素、Cr元素、P元素到钢铁中时，对钢在大气环境中的耐蚀性能有显著提高的作用。1933年，美国钢铁公司通过在钢铁中加入一定量的Cu元素，成功制备出了含Cu耐蚀低合金钢，即Cor-Ten钢系列，这些钢比传统普碳钢的力学性能改进了30％，因此在保证钢材具备相同力学性能的同时，减少了钢板的厚度以及相对应的重量。此后，日本科学家Nishimura T为控制生成成本，保证钢在海洋大气环境的抗蚀性的同时，通过在钢中使用Al、Si合金元素作为主要元素制备合金钢，研制的钢材既降低了成本，又具有高耐蚀性，其钢种分别为780MPa级760MPa级别的超细晶高强度耐候钢。
经过几年的钻研，我国于1963年成功研制出了耐候薄钢板，从此，我国耐候钢的研制就这样开始了。大量实验本申请中含P、Cu元素的耐候钢的耐腐蚀性能为低碳钢的两倍以上。随着时代的发展，具备高强度高耐蚀性的材料的设计开发显得尤为重要和迫切。
根据目前的发展水平以及现状，今后的发展方向：
(1)以实际需求为导向，针对共性问题重点突破。对不同工况条件的材料需求设定不同的研究方向和目标，结合耐磨件服役需求开发新品种；
(2)装备技术方面，我国在加压真空冶炼、中厚板和型钢的在线热处理、高强度钢件的品形控制等方面水平相对落后，需在探索实践中不断提高设备强度和智能度，满足高性能低合金耐磨钢的连续一体化生产；
(3)注重经济和技术效益。从材料成分选择，到工艺工时的合理分配，再到生产操作过程中降低废品率，精益求精完成相关工作。要研究与生产相辅相成，实现从技术研宄到产品开发的无缝对接，技术效益最大化；
(4)新型微合金化技术是提高钢材强度水平的有效途径，可以使普通碳素钢和低合金钢的强度数倍增加，是未来合金钢的发展趋势。中国微合金技术在部分钢铁企业己初步应用，不过与世界先进水平还存在明显差距，有巨大发展空间和前景，是低合金钢进一步研究的必然方向。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种全新的用于低温低合金高强度耐腐蚀的油田阀体。
为达到上述目的，本发明提供了一种用于低温低合金高强度耐腐蚀的油田阀体，以重量百分含量计，油田阀体的原料包括如下组分：
C、0.01～0.03wt％；
N、0.01～0.03wt％；
Si、0.01～0.50wt％；
Mn、0.30～0.60wt％；
P、0.01～0.25wt％；
S、0.01～0.25wt％；
Cr、12.0～14.0wt％；
Mo、0.50～0.60wt％；
Ni、3.55～4.50wt％；
Cu、0.01～0.20wt％；
V、0.01～0.07wt％；
Nb、0.010～0.045wt％；
剩余的为Fe。
优选地，组份中C和N的重量百分含量之和为0.02～0.05wt％。
本申请中，通过在钢中使用Si合金元素作为主要元素制备合金钢，研制的钢材既降低了成本，又具有高耐蚀性。Cu元素可以提高钢铁材料在大气环境中的耐蚀性能，延长钢铁材料的使用寿命。当复合添加Cu元素、Cr元素、P元素到钢铁中时，对钢在大气环境中的耐蚀性能有显著提高的作用。跟常见的阀体材料相比较，而本申请中低合金高强度耐腐蚀的油田阀体材料Fe基中Si、Cu、Mn、Ni化学元素重量百分比明显增加，S、P化学元素重量百分比有所下降，其中通过增加Si含量降低成本；通过增加Mn含量增加产品机械性能(断裂韧性和屈服强度)；通过降低S和P的含量来提高焊接性能；通过增加Ni的含量来提高大气环境下的耐腐蚀性；通过增加Cu的含量来提高耐腐蚀性；而至于V元素，其在钢中的作用是增强淬透性和碳化物，并且能耐高温，有强烈的二次硬化作用，对提高硬度有显著作用。
本发明的又一技术方案是：一种用于低温低合金高强度耐腐蚀的油田阀体的锻造工艺，其步骤如下：S1、按权利要求1或2所述的原料按重量百分含量进行熔铸成圆钢坯料，并根据阀体的体积大小进行下料；
S2、将S1中下料后的圆钢坯料进行加热，使其温度为1150℃±30℃，通过敲打圆钢坯料表面，使得粘附在圆钢坯料表面的氧化层自然脱落，然后将加热后的圆钢坯料放入初坯模腔，接着对模具进行卡压处理，使得形成初坯；
S3、在S2之后，先将初坯放入预锻模腔中，进行预锻，使得圆钢坯料的外形与设计要求的形状相同，然后再放入终锻模腔中，进一步的进行锻造处理，使得外形和尺寸符合设计要求；
S4、将S3中锻造成型的毛坯进行切边、冷却，完成阀体的成型，其中在切边过程中，其毛坯的温度为≤850℃±50℃；
S5、对S4中的阀体毛坯进行抛丸、打磨、磁粉检测，然后进行切屑加工，形成半成品阀体；
S6、将S5中半成品阀体进行热处理，具体的先正火→淬火→回火；
S7、将S6中热处理完成后的半成品阀体进行性能测试→硬度测试→再抛丸→再磁粉检测→表面探伤式的超声检测→标识和包装，完成成品阀体的加工。
优选地，在S1中圆钢坯料成型过程中，钢水溶液中氧含量≤35ppm；氢含量≤1.6ppm，且圆钢坯料的放射性级别检测读数小于或等于0.4Bp/g。
进一步的，圆钢坯料硬度≤241HBW；锻造比≥5：1；按ASTM E112-2013标准检测奥氏体晶粒度，其中奥氏体晶粒度≥5级；高温铁素体含量≤5％。
更进一步的，圆钢坯料在-46℃(零下46℃)时的冲击功大于等于≥27J。这样一来，由该圆钢坯料锻造出的阀体，才能够用于一些低温环境中。
根据本发明的一个具体实施和优选方面，成品阀体的抗拉强度≥655Mpa，屈服强度≥517Mpa，延伸率≥18％，断面收缩率≥35％，布氏硬度≥207～237HB。
优选地，在S6的热处理过程中，正火时，温度设定在871～927℃，时间T根据半成品阀体最大壁厚的尺寸进行选择，其中每英寸需要0.5～1小时。
进一步的，在正火完成之后，且处于淬火之前，将半成品阀体静态空冷至204℃以下，进行奥氏体化；同时在淬火时，半成品阀体的温度890℃，淬火前淬火液的温度＜38℃，淬火后淬火液的温度≤49℃。
此外，在S6中回火中，进行两次回火处理，其中在空气和氮气构成的混合气体下，温度控制在649～732℃，时间T根据半成品阀体最大壁厚的尺寸进行选择，其中每英寸需要0.75～2小时。
相较于现有技术，本发明具有如下优点：
本申请主要是在从阀体生产的材料成分、工艺两方面着手，充分利用现代新型微合金化技术，研究酸性工况下的阀体强度以及耐腐蚀性能。
(1)通过本申请的实施，使得阀体的抗拉强度≥655Mpa，屈服强度≥517Mpa，延伸率≥18％，断面收缩率≥35％，布氏硬度≥207～237HB。有效的提高了阀体的机械性能以及耐腐蚀性，解决了一般材料，耐酸性好强度不高，强度高耐酸性不好的问题。同时，为适应特殊环境和高压输送要求提供了一种有效的低合金高强度耐腐蚀阀体，也解决了实际应用问题。
(2)通过本申请的实施，推动了新型微合金化技术的应用与开发。微合金技术是在钢中加入少量(一般不大于0.2％，通常在0.1％以下)特殊的合金元素(如铌、钒、钛、硼等)以提高性能的工艺技术。我司研制的阀体材料中钒V元素的添加，增强了材料淬透性和碳化物，并且能耐高温，有强烈的二次硬化作用，对提高硬度有显著作用。
(3)通过本申请的实施，实现了技术研究到产品开发的无缝对接，技术效益最大化。从材料成分选择，到工艺工时的合理分配，低合金高强度耐腐蚀阀体生产周期能有效的减少，材料损耗降低，同时，无需要二次加热，节约成本，提高效率，具有很好的市场应用前景，创造较好的经济效益。
附图说明
图1为圆钢坯料机械性能的取样图；
图2为阀体测硬度选取位置点的示意图；
图3为阀体平均晶粒度的结果示意图(1)；
图4为阀体平均晶粒度的结果示意图(2)；
图5为阀体宏观浸蚀试验的结果示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
实施例1
本实施例提供的用于低温低合金高强度耐腐蚀的油田阀体，以重量百分含量计，油田阀体的原料包括如下组分，如表1：
表1
Figure BDA0001909234830000061
该炼钢过程主要是以生铁或废钢为原材料，通过冶炼炉将原料进行二次重溶，并在熔炼过程中增加上述所需要元素的矿石或铁合金，以达到各元素的含量要求，形成钢水，然后钢水在炼钢炉中冶炼完成后，经盛钢包注入铸模凝固形成钢锭。钢锭完成后通过再次加热，将钢锭改锻为圆钢坯料。
本例中，钢水溶液中氧含量为30ppm；氢含量为1.5ppm，且圆钢坯料的放射性级别检测读数0.4Bp/g。
圆钢坯料的锻造比为5：1。
同时，按ASTM E112-2013标准检测奥氏体晶粒度，其中奥氏体晶粒度为5级；高温铁素体含量为5％。
同时上述的圆钢坯料还同时满足以下要求：
1、圆钢坯料的机械性能：
本例中，每一熔炼炉号的圆钢中随机抽取一支，在冒口端取一段长度为200mm棒料，经加热至1010℃～1038℃保温，空气或油或聚合物冷却至室温，第一次回火温度677℃～691℃，保温后空冷至室温，第二次回火温度607℃～621℃空冷至室温，硬度≤241HBW。热处理后在距外圆25mm部位取样(取样图，如图1)，按ASTM 370加工成标准试样，参考ASTME8、ASTM E23检验力学性能，应符合表2规定：
表2
Figure BDA0001909234830000071
2、低倍组织：
每一熔炼炉号中随机抽取一支圆钢，在冒口端取样，按GB/T226和GB/T1979标准检测，钢材的横截面酸浸低倍组织试片上不得有目视可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮、白点、晶间裂纹。酸浸低倍组织级别应符合表3规定。
表3
Figure BDA0001909234830000072
3、非金属夹杂物：
每一熔炼炉号中随机抽取一支圆钢，在冒口端直径1/4处取样，按ASTM E45标准的评级图片检测，应符合表4：
表4
Figure BDA0001909234830000073
4、超声波探伤：
超声波检测方法按JB/T 5000.15—2007标准执行：单个缺陷小于φ3.2mm；连续性缺陷小于φ1.6mm，连续性缺陷长度不得大于30mm，不允许存在密集型缺陷。两个缺陷间的距离不得小于1米。内部不得有影响产品质量的问题的危害性缺陷，如：异金属夹杂、夹渣、气泡、裂纹、缩孔、翻皮、白点、晶间裂纹。取样数量：逐根；取样部位：整根。
5、表面质量：
表面不得有裂纹、折叠等缺陷存在，表面粗糙度必须达到超声波探伤要求。
钢材表面的缺陷必须清除，清除最大深度不应超过钢材直径的2％，清理处应圆滑无尖锐棱角，清除宽度不小于深度的5倍。
本申请中，通过在钢中使用Si合金元素作为主要元素制备合金钢，研制的钢材既降低了成本，又具有高耐蚀性。Cu元素可以提高钢铁材料在大气环境中的耐蚀性能，延长钢铁材料的使用寿命。当复合添加Cu元素、Cr元素、P元素到钢铁中时，对钢在大气环境中的耐蚀性能有显著提高的作用。跟常见的阀体材料相比较，而本申请中低合金高强度耐腐蚀的油田阀体材料Fe基中Si、Cu、Mn、Ni化学元素重量百分比明显增加，S、P化学元素重量百分比有所下降，其中通过增加Si含量降低成本；通过增加Mn含量增加产品机械性能(断裂韧性和屈服强度)；通过降低S和P的含量来提高焊接性能；通过增加Ni的含量来提高大气环境下的耐腐蚀性；通过增加Cu的含量来提高耐腐蚀性；而至于V元素，其在钢中的作用是增强淬透性和碳化物，并且能耐高温，有强烈的二次硬化作用，对提高硬度有显著作用。
本例中，用于低温低合金高强度耐腐蚀的油田阀体的锻造工艺，其步骤如下：
S1、根据阀体的体积大小，采取满足上述要求的圆钢料坯(料棒)，进行锯切下料；
S2、将S1中下料后的圆钢坯料进行加热，使其温度为1150℃，通过敲打圆钢坯料表面，使得粘附在圆钢坯料表面的氧化层自然脱落，然后将加热后的圆钢坯料放入初坯模腔，接着对模具进行卡压处理，使得形成初坯；
S3、在S2之后，先将初坯放入预锻模腔中，进行预锻，使得圆钢坯料的外形与设计要求的形状相同，然后再放入终锻模腔中，进一步的进行锻造处理，使得外形和尺寸符合设计要求；
S4、将S3中锻造成型的毛坯进行切边、冷却，完成阀体的成型，其中在切边过程中，其毛坯的温度为850℃；
S5、对S4中的阀体毛坯进行抛丸、打磨、磁粉检测，然后进行切屑加工，形成半成品阀体；
S6、将S5中半成品阀体进行热处理，具体的先正火→淬火→回火；
S7、将S6中热处理完成后的半成品阀体进行性能测试→硬度测试→再抛丸→再磁粉检测→表面探伤式的超声检测→标识和包装，完成成品阀体的加工。
本例中，采用的热处理步骤为：正火(含奥氏体化)、淬火、回火、再回火。具体的，各步骤的介质以及温度具体情况如下：
表5热处理过程介质及温度情况
Figure BDA0001909234830000081
Figure BDA0001909234830000091
最后，完成的阀体性能检测结果如下：
1、拉伸试验
Figure BDA0001909234830000092
2、冲击试验
Figure BDA0001909234830000093
Figure BDA0001909234830000101
3、硬度试验
其测试的位置结合附图2所示，具体信息如下：
Figure BDA0001909234830000102
4、平均晶粒度评定
序号 平均晶粒度级别 图片
1 5 图3
2 5 图4
5.非金属夹杂物评定
Figure BDA0001909234830000103
Figure BDA0001909234830000111
备注：该表格中“-”表示未发现该类夹杂物，序号1中D类非金属夹杂物超尺寸，最大直径为17微米；序号2中D类非金属夹杂物超尺寸，最大直径为15微米。
6、宏观浸蚀试验
测试结果 图片
未发现明显缺陷 图5
综上所述，相较于现有技术，本发明具有如下优点：
本申请主要是在从阀体生产的材料成分、工艺两方面着手，充分利用现代新型微合金化技术，研究酸性工况下的阀体强度以及耐腐蚀性能。
(1)通过本申请的实施，使得阀体的抗拉强度≥655Mpa，屈服强度≥517Mpa，延伸率≥18％，断面收缩率≥35％，布氏硬度≥207～237HB。有效的提高了阀体的机械性能以及耐腐蚀性，解决了一般材料，耐酸性好强度不高，强度高耐酸性不好的问题。同时，为适应特殊环境和高压输送要求提供了一种有效的低合金高强度耐腐蚀阀体，也解决了实际应用问题。
(2)通过本申请的实施，推动了新型微合金化技术的应用与开发。微合金技术是在钢中加入少量(一般不大于0.2％，通常在0.1％以下)特殊的合金元素(如铌、钒、钛、硼等)以提高性能的工艺技术。我司研制的阀体材料中钒V元素的添加，增强了材料淬透性和碳化物，并且能耐高温，有强烈的二次硬化作用，对提高硬度有显著作用。
(3)通过本申请的实施，实现了技术研究到产品开发的无缝对接，技术效益最大化。从材料成分选择，到工艺工时的合理分配，低合金高强度耐腐蚀阀体生产周期能有效的减少，材料损耗降低，同时，无需要二次加热，节约成本，提高效率，具有很好的市场应用前景，创造较好的经济效益。
对比例1
本实施例所涉及的油田阀体，其具体实施方式与实施例1相同，不同之处在于：
针对圆钢料坯的浇筑过程中，其各种元素含量如下：
Figure BDA0001909234830000112
同时，其锻造的过程是：加热→自由锻→出坯→再加热→模锻→切边，以完成阀体毛坯的加工，也就是说，再锻造的过程中，第一次锻造是自由锻；第二次锻造是模锻，且两个操作过程是相互独立的，因此，需要进行两次加热来进行坯料锻造。
然后，再进行上述步骤相同的热处理，但是在热处理过程中，只是经过一次回火处理。
因此，最后成品阀体性能检测结果如下：
1、拉伸试验
Figure BDA0001909234830000121
2、冲击试验
Figure BDA0001909234830000122
3、硬度试验
其测试的位置与实施例1中所检测的位置相同，具体信息如下：
Figure BDA0001909234830000131
因此，从上述拉伸试验、冲击试验以及硬度试验进行比较分析，采用实施例1中的实施方式来言，其特色和创新之处在于：
(1)、原料配方合理，合金具有改善的高耐酸性、高温强度和高温压缩强度，适合应用与酸性场合使用的阀门，阀门的使用寿命长，合格率高，大大提高了产品的质量，适合广泛推广；
(2)、再锻造过程中的一次成型工艺能够有效的减少生产周期，降低材料的损耗，同时，无需要二次加热，节约成本，提高效率；然后再结合两次回火的热处理过程，以确保成品阀体优越的机械性能(抗拉强度＞655Mpa；屈服强度＞517Mpa；断后伸长率＞17％；收缩率＞35；在-46℃时的冲击功＞27J；布氏硬度≥207～237HBW)，同时，由实施例1和对比例1中数据进行对比，不仅从便于加工方面考虑，还是从最终机械性能上比较，本实施例1具有明显的优势，而且特别适合低温、高耐酸性、高温强度和高温压缩强度以及酸性场合中的应用。
实施例2
本实施例与实施例1的锻造工艺相同，不同之处如下：
1、油田阀体，以重量百分含量计，油田阀体的原料包括如下组分，如表6：
表6
Figure BDA0001909234830000132
Figure BDA0001909234830000141
2、拉伸试验
Figure BDA0001909234830000142
3.冲击试验
Figure BDA0001909234830000143
4、硬度试验
其测试的位置与实施例1相同，具体结果息如下：
Figure BDA0001909234830000144
Figure BDA0001909234830000151
对比例2
本实施例所涉及的油田阀体，其具体实施方式与对比例1相同，不同之处在于：
针对圆钢料坯的浇筑过程中，其各种元素含量如下：
Figure BDA0001909234830000152
同时，锻造的过程也是：加热→自由锻→出坯→再加热→模锻→切边，以完成阀体毛坯的加工，也就是说，再锻造的过程中，第一次锻造是自由锻；第二次锻造是模锻，且两个操作过程是相互独立的，因此，需要进行两次加热来进行坯料锻造。
然后，再进行上述步骤相同的热处理，但是在热处理过程中，只是经过一次回火处理。
因此，最后成品阀体性能检测结果如下：
1、拉伸试验
Figure BDA0001909234830000153
Figure BDA0001909234830000161
2、冲击试验
Figure BDA0001909234830000162
3、硬度试验
其测试的位置与实施例1中所检测的位置相同，具体信息如下：
Figure BDA0001909234830000163
因此，从上述拉伸试验、冲击试验以及硬度试验进行比较分析，采用实施例1中的实施方式来言，其特色和创新之处在于：
(1)、原料配方合理，合金具有改善的高耐酸性、高温强度和高温压缩强度，适合应用与酸性场合使用的阀门，阀门的使用寿命长，合格率高，大大提高了产品的质量，适合广泛推广；
(2)、再锻造过程中的一次成型工艺能够有效的减少生产周期，降低材料的损耗，同时，无需要二次加热，节约成本，提高效率；然后再结合两次回火的热处理过程，以确保成品阀体优越的机械性能(抗拉强度＞655Mpa；屈服强度＞517Mpa；断后伸长率＞17％；收缩率＞35；在-46℃时的冲击功＞27J；布氏硬度≥207～237HBW)，同时，由实施例2和对比例2中数据进行对比，不仅从便于加工方面考虑，还是从最终机械性能上比较，实施例2具有明显的优势，而且特别适合低温、高耐酸性、高温强度和高温压缩强度以及酸性场合中的应用。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于低温低合金高强度耐腐蚀的油田阀体的锻造工艺，其步骤如下：
S1、以生铁或废钢为原材料，通过冶炼炉将原料进行二次重溶，并在熔炼过程中增加矿石或铁合金，以使得钢水中含有以重量百分含量计的元素如下：C、0.01~0.03wt%；N、0.01~0.03wt%；Si、0.01~0.50wt%；Mn、0.30~0.60 wt%；
P、0.01~0.25wt%；S、0.01~0.25wt%；Cr、12.0~14.0 wt%；Mo、0.50~0.60 wt%；
Ni、3.55~4.50 wt%；Cu、0.01~0.20wt%；V、0.01~0.07wt%；Nb、0.010~0.045wt%；剩余的为Fe，然后钢水在炼钢炉中冶炼完成后，经盛钢包注入铸模凝固形成钢锭，钢锭完成后通过再次加热，将钢锭改锻为圆钢坯料，并根据阀体的体积大小进行下料，其中在圆钢坯料成型过程中，钢水溶液中氧含量≤35ppm；氢含量≤1.6ppm，且圆钢坯料的放射性级别检测读数小于或等于0.4Bq/g，同时上述的圆钢坯料还同时满足以下要求：1、圆钢坯料的机械性能，按ASTM 370加工成标准试样，参考ASTM E8、ASTM E23检验力学性能，Rm（抗拉强度）≥655MPa，Rp0.2（屈服强度）≥517 MPa，A（延伸率）≥17%；Z（收缩率）≥35%；在-46℃时冲击功≥27J，硬度≤241 HBW；2、低倍组织按GB/T226和GB/T1979标准检测，钢材的横截面酸浸低倍组织试片上不得有目视可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮、白点、晶间裂纹；3、非金属夹杂物，按ASTM E45标准的评级图片检测；4、超声波探伤，按JB/T 5000.15—2007标准执行，单个缺陷小于φ3.2mm，连续性缺陷小于φ1.6mm，连续性缺陷长度不得大于30mm，两个缺陷间的距离不得小于1米；5、表面不得有裂纹、折叠缺陷存在，表面粗糙度必须达到超声波探伤要求，钢材表面的缺陷必须清除，清除最大深度不应超过钢材直径的2％，清理处应圆滑无尖锐棱角，清除宽度不小于深度的5倍，S2、将S1中下料后的圆钢坯料进行加热，使其温度为1150℃±30℃，通过敲打圆钢坯料表面，使得粘附在圆钢坯料表面的氧化层自然脱落，然后将加热后的圆钢坯料放入初坯模腔，接着对模具进行卡压处理，使得形成初坯；
S3、在S2之后，先将初坯放入预锻模腔中，进行预锻，使得圆钢坯料的外形与设计要求的形状相同，然后再放入终锻模腔中，进一步的进行锻造处理，使得外形和尺寸符合设计要求；
S4、将S3中锻造成型的毛坯进行切边、冷却，完成阀体的成型，其中在切边过程中，其毛坯的温度为≤850℃±50℃；
S5、对S4中的阀体毛坯进行抛丸、打磨、磁粉检测，然后进行切屑加工，形成半成品阀体；
S6、将S5中半成品阀体进行热处理，具体的先正火→淬火→回火，其中在S6中回火中，进行两次回火处理，其中在空气和氮气构成的混合气体下，温度控制在649～732℃，时间T根据半成品阀体最大壁厚的尺寸进行选择，其中每英寸需要0.75~2小时；
S7、将S6中热处理完成后的半成品阀体进行性能测试→硬度测试→再抛丸→再磁粉检测→表面探伤式的超声检测→标识和包装，完成成品阀体的加工。
2.根据权利要求1所述的用于低温低合金高强度耐腐蚀的油田阀体的锻造工艺，其特征在于：组份中C和N的重量百分含量之和为0.02~0.05wt%。
3.根据权利要求1或2所述的用于低温低合金高强度耐腐蚀的油田阀体的锻造工艺，其特征在于：在S1中圆钢坯料硬度≤241HBW；锻造比≥5：1；按ASTM E112-2013标准检测奥氏体晶粒度，其中奥氏体晶粒度≥5级；高温铁素体含量≤5%。
4.根据权利要求1所述的用于低温低合金高强度耐腐蚀的油田阀体的锻造工艺，其特征在于：在-46℃时的冲击功≥27J。
5.根据权利要求1所述的用于低温低合金高强度耐腐蚀的油田阀体的锻造工艺，其特征在于：成品阀体的抗拉强度≥655MPa ，屈服强度≥517MPa ，延伸率≥18％，断面收缩率≥35％，布氏硬度≥207～237HB。
6.根据权利要求1所述的用于低温低合金高强度耐腐蚀的油田阀体的锻造工艺，其特征在于：在S6的热处理过程中，正火时，温度设定在871～927℃，时间T根据半成品阀体最大壁厚的尺寸进行选择，其中每英寸需要0.5~1小时。
7.根据权利要求6所述的用于低温低合金高强度耐腐蚀的油田阀体的锻造工艺，其特征在于：在所述正火完成之后，且处于淬火之前，将半成品阀体静态空冷至204℃以下，进行奥氏体化；同时在淬火时，所述半成品阀体的温度890℃，淬火前淬火液的温度＜38℃，淬火后淬火液的温度≤49℃。
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