EA012791B1 - Methods for heat treating thick-walled forgings - Google Patents

Methods for heat treating thick-walled forgings Download PDF

Info

Publication number
EA012791B1
EA012791B1 EA200800969A EA200800969A EA012791B1 EA 012791 B1 EA012791 B1 EA 012791B1 EA 200800969 A EA200800969 A EA 200800969A EA 200800969 A EA200800969 A EA 200800969A EA 012791 B1 EA012791 B1 EA 012791B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
amount
low alloy
alloy steel
forging
forgings
Prior art date
Application number
EA200800969A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA200800969A1 (en
Inventor
Филипп А. Хафф
Original Assignee
ХАЙДРИЛ ЮЭсЭй МЭНЬЮФЭКЧУРИНГ ЭлЭлСи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ХАЙДРИЛ ЮЭсЭй МЭНЬЮФЭКЧУРИНГ ЭлЭлСи filed Critical ХАЙДРИЛ ЮЭсЭй МЭНЬЮФЭКЧУРИНГ ЭлЭлСи
Publication of EA200800969A1 publication Critical patent/EA200800969A1/en
Publication of EA012791B1 publication Critical patent/EA012791B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/56General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Abstract

A method for heat treating thick-walled forgings including heating a low alloy steel to an austenitizing temperature, wherein the low alloy steel comprises carbon of about 0.05- 0.2 wt.%, manganese of about 0.3-0.8 wt.%, and nickel of about 0.25-1.0 wt.%. The method further includes quenching the low alloy steel in a quench media, and then tempering the low alloy steel for less than about thirty minutes per inch of critical section thickness plus about two hours.

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится в целом к области термообработки толстостенных поковок. Более конкретно изобретение относится к термообработке толстостенных поковок, в которых используется низколегированная сталь определенного состава, и к регулируемому процессу отпуска и закалки.The invention relates generally to the field of heat treatment of thick-walled forgings. More specifically, the invention relates to heat treatment of thick-walled forgings that use low alloy steel of a certain composition, and to an adjustable tempering and tempering process.

Предпосылки создания изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Управление скважиной представляет собой важный аспект поисков нефти и газа. При бурении скважины, например в случаях применения бурения для поисков нефти и газа, предохранительные устройства должны быть установлены в заданное место для предотвращения травмирования персонала и повреждения оборудования, возникающих в результате неожиданных событий, связанных с буровыми работами.Well management is an important aspect of oil and gas exploration. When drilling a well, for example, in cases where drilling is used to search for oil and gas, safety devices must be installed in a predetermined place to prevent personal injury and equipment damage resulting from unexpected events associated with drilling operations.

Бурение скважин при поисках нефти и газа предусматривает проникновение в множество различных подповерхностных геологических структур или «слоев». Иногда ствол скважины будет проходить через слой, имеющий пластовое давление, существенно превышающее давление, поддерживаемое в стволе скважины. Когда это происходит, говорят, что в скважине происходит «выброс». Увеличение давления, связанное с выбросом, как правило, создается вследствие притока пластовых флюидов (которые могут представлять собой жидкость, газ или их комбинацию) в ствол скважины. Выброс со сравнительно высоким давлением стремится «распространиться» от места начала в стволе скважины вверх (от зоны высокого давления к зоне низкого давления). Если допускается ситуация, при которой выброс достигает поверхности, то может произойти выброс из ствола скважины бурового раствора, скважинных инструментов и других конструкций для бурения.Drilling wells in search of oil and gas involves penetration into many different subsurface geological structures or “layers”. Sometimes a wellbore will pass through a layer having a formation pressure substantially higher than the pressure maintained in the wellbore. When this happens, it is said that “ejection” occurs in the well. The increase in pressure associated with the release, as a rule, is created due to the influx of reservoir fluids (which may be a liquid, gas or a combination thereof) into the wellbore. Relatively high pressure release tends to “spread” from the start point in the wellbore upward (from the high pressure zone to the low pressure zone). If a situation is allowed in which the ejection reaches the surface, an ejection of drilling fluid, downhole tools and other drilling structures from the wellbore may occur.

Данные «выбросы» могут привести к катастрофическому разрушению бурового оборудования (включая, например, буровую установку) и серьезному травмированию или смерти персонала буровой установки.These “emissions” can lead to catastrophic destruction of drilling equipment (including, for example, a drilling rig) and serious injury or death to rig personnel.

Из-за опасности выбросов противовыбросовые превенторы (ВОР), как правило, устанавливают у поверхности или на морском дне в установках для глубоководного бурения для эффективной изоляции ствола скважины до тех пор, пока не возникнет возможность принятия активных мер по борьбе с выбросом. Противовыбросовые превенторы могут быть приведены в действие так, что обеспечивается надлежащая борьба с выбросами и «отвод» их из системы.Because of the dangers of emissions, blowout preventers (BOPs) are typically installed near the surface or on the seabed in deepwater drilling rigs to effectively isolate the wellbore until it is possible to take proactive mitigation measures. Blowout preventers can be activated in such a way as to ensure proper control of emissions and their "withdrawal" from the system.

Фиг. 1 показывает универсальный противовыбросовый превентор 101 по предшествующему уровню техники. Универсальный противовыбросовый превентор 101 включает в себя корпус 102 с отверстием 102, проходящим через него и расположенным вокруг продольной оси 103. Уплотнительный узел 105 расположен внутри универсального противовыбросового превентора 101 и также расположен вокруг продольной оси 103. Уплотнительный узел 105 включает в себя эластомерное кольцевое тело 107 и множество металлических вставок 109. Универсальный противовыбросовый превентор 101 приводится в действие посредством текучей среды, нагнетаемой в отверстие 113 полости 112 для поршня. Текучая среда обеспечивает приложение давления к поршню 117, которое вызывает перемещение поршня 117 вверх для сжатия уплотнительного узла 105 вокруг продольной оси 103. В том случае, если имеется бурильная труба, проходящая вдоль продольной оси 103, уплотнительный узел 105 будет создавать уплотнение вокруг бурильной трубы. В кольцевом противовыбросовом превенторе 101 происходит аналогичное перемещение в обратном направлении, когда текучая среда нагнетается в отверстие 115 полости для поршня. В этом случае текучая среда напротив обеспечивает приложение силы к поршню 117, действующей в направлении вниз, что создает возможность расширения уплотнительного узла в радиальном направлении.FIG. 1 shows a prior art blowout preventer 101. The universal blowout preventer 101 includes a housing 102 with an opening 102 extending through it and disposed around the longitudinal axis 103. The sealing assembly 105 is located inside the universal blowout preventer 101 and is also located around the longitudinal axis 103. The sealing assembly 105 includes an elastomeric annular body 107 and a plurality of metal inserts 109. A universal blowout preventer 101 is driven by a fluid pumped into the bore 113 of the piston cavity 112. The fluid provides pressure to the piston 117, which causes the piston 117 to move upward to compress the seal assembly 105 around the longitudinal axis 103. In the event that there is a drill pipe extending along the longitudinal axis 103, the seal assembly 105 will create a seal around the drill pipe. In the annular blowout preventer 101, a similar reverse movement occurs when the fluid is pumped into the hole 115 of the piston cavity. In this case, the fluid, on the contrary, provides a force to the piston 117 acting in the downward direction, which makes it possible to expand the sealing assembly in the radial direction.

Съемная головка 119 также обеспечивает возможность доступа к уплотнительному узлу 105, так что можно выполнить техническое обслуживание или замену уплотнительного узла 105 в случае необходимости.The detachable head 119 also allows access to the sealing assembly 105, so that maintenance or replacement of the sealing assembly 105 can be performed if necessary.

Вследствие высоких давлений, которые должны выдерживать противовыбросовые превенторы, важно, чтобы стенки противовыбросового превентора были толстыми и имели однородные механические свойства: прочность на растяжение и твердость. Поковки, такие как поковки, используемые для противовыбросовых превенторов, как правило, изготавливают из низколегированной стали, которая была подвергнута термообработке для повышения прочности и обеспечения определенных минимально необходимых механических свойств. Термообработку низколегированной стали обычно выполняют посредством нормализации, аустенизации, закалки и отпуска стали. Нормализация предусматривает нагрев стали до температуры выше критической температуры в течение достаточного периода времени для измельчения ферритного зерна стали, уменьшения остаточных неоднородных напряжений и для обеспечения более однородных механических свойств. Затем обеспечивается возможность охлаждения поковки при неподвижном воздухе от температуры нормализации. Для достижения максимальной твердости металлы подвергают закалке в жидкости после аустенизации. Аустенизация предусматривает нагрев стали до температуры выше критической температуры в течение достаточного периода времени для превращения зернистой структуры в аустенитную перед закалкой. Во время закалки подвергнутый аустенизации металл погружают в закалочную ванну с закалочной средой, такой как вода, масло или полимер и в очень редких случаях солевой раствор, которая может подвергаться интенсивному перемешиванию дляDue to the high pressures that blowout preventers must withstand, it is important that the walls of the blowout preventer are thick and have uniform mechanical properties: tensile strength and hardness. Forgings, such as forgings used for blowout preventers, are typically made of low alloy steel, which has been heat treated to increase strength and provide certain minimum mechanical properties. Heat treatment of low alloy steel is usually performed through normalization, austenization, hardening and tempering of steel. Normalization involves heating the steel to a temperature above a critical temperature for a sufficient period of time to grind the ferritic grain of the steel, reduce residual inhomogeneous stresses, and to provide more uniform mechanical properties. Then it is possible to cool the forgings with still air from the normalization temperature. To achieve maximum hardness, the metals are quenched in liquid after austenitization. Austenization involves heating the steel to a temperature above a critical temperature for a sufficient period of time to turn the granular structure into austenitic before quenching. During quenching, the austenitized metal is immersed in a quenching bath with a quenching medium such as water, oil or polymer and, in very rare cases, a saline solution that can undergo intensive mixing to

- 1 012791 достижения критической скорости охлаждения для обеспечения образования в основном бейнитной или мартенситной микроструктуры с целью повышения твердости и механической прочности металла. В завершение, низколегированную сталь, используемую для данного применения, всегда подвергают отпуску посредством повторного нагрева поковки до температуры ниже нижней критической температуры, который обеспечивает уменьшение высокой прочности и твердости металла в состоянии непосредственно после закалки и повышение пластичности и ударной вязкости металла. Отпуск ((етреппд) также известен как «отпуск стали» (бгаМпд (Не (етрег) или проще «отпуск» (6га\\зпд).- 1 012791 to achieve a critical cooling rate to ensure the formation of a mainly bainitic or martensitic microstructure in order to increase the hardness and mechanical strength of the metal. Finally, the low alloy steel used for this application is always tempered by reheating the forgings to a temperature below the lower critical temperature, which reduces the high strength and hardness of the metal immediately after hardening and increases the ductility and toughness of the metal. Vacation ((etrepp) is also known as "tempering of steel" (bgaMpd (Not (etreg)) or simply "vacation" (6 ha \\ zpd).

При использовании больших поковок для изготовления резервуаров высокого давления важно, чтобы после термообработки повышенная прочность у стали была как можно более однородна на всей толщине сечения поковки. Могут возникнуть трудности с обеспечением однородной прочности стали, когда сталь имеет толщину, составляющую множество дюймов. При закалке большой поковки наружные поверхности поковки, находящиеся в контакте с закалочной средой, могут иметь необходимую высокую скорость охлаждения для обеспечения максимального превращения и сопутствующих механических свойств. Однако скорость охлаждения массы металла внутри по направлению к центру поковки становится все более медленной, поскольку масса металла находится дальше от поверхности и закалочной среды. Таким образом, в случае стали с толщиной сечения, составляющей несколько дюймов, для массы металла, находящейся наиболее глубоко в объеме поковки, будет наиболее трудно улучшить механические свойства металла и повысить твердость, поскольку данная масса не может быть подвергнута закалке столь же быстро, и во многих случаях для данной массы не достигается минимальная критическая скорость охлаждения, необходимая для того, чтобы произошло фазовое превращение.When using large forgings for the manufacture of pressure vessels, it is important that after heat treatment the increased strength of the steel is as uniform as possible over the entire thickness of the cross section of the forgings. It may be difficult to ensure uniform strength of the steel when the steel has a thickness of many inches. When hardening a large forgings, the outer surfaces of the forgings in contact with the quenching medium may have the necessary high cooling rate to ensure maximum conversion and the attendant mechanical properties. However, the cooling rate of the mass of metal inside towards the center of the forging is becoming slower as the mass of metal is further from the surface and the quenching medium. Thus, in the case of steel with a cross sectional thickness of several inches, it will be most difficult for a metal mass located deepest in the forging volume to improve the mechanical properties of the metal and increase the hardness, since this mass cannot be quenched as quickly and In many cases, for a given mass, the minimum critical cooling rate necessary for the phase transformation to occur is not achieved.

При использовании больших поковок для изготовления резервуаров высокого давления важно, чтобы после термообработки повышенная прочность стали была однородной на всей толщине сечения поковки. Могут возникнуть трудности с обеспечением однородной прочности стали, когда сталь имеет толщину, составляющую множество дюймов. При закалке большой поковки наружные поверхности поковки, находящиеся в контакте с закалочной средой, могут иметь необходимую высокую скорость охлаждения для обеспечения максимальной твердости. Однако скорость охлаждения массы металла внутри поковки становится все более медленной, поскольку масса металла находится дальше от закалочной среды. Таким образом, в случае стали с толщиной, составляющей несколько дюймов, для массы металла, находящейся наиболее глубоко внутри поковки, будет наиболее трудно повысить твердость металла, поскольку данная масса не может быть подвергнута закалке столь же быстро.When using large forgings for the manufacture of pressure vessels, it is important that after heat treatment the increased strength of the steel is uniform throughout the thickness of the cross section of the forgings. It may be difficult to ensure uniform strength of the steel when the steel has a thickness of many inches. When hardening a large forging, the outer surfaces of the forging in contact with the quenching medium may have the necessary high cooling rate to ensure maximum hardness. However, the cooling rate of the mass of metal inside the forgings is becoming slower as the mass of metal is further from the quenching medium. Thus, in the case of steel with a thickness of several inches, it will be most difficult for the mass of metal located deepest inside the forgings to increase the hardness of the metal since this mass cannot be quenched as quickly.

Глубина прокаливания (прокаливаемость) отражает способность металла равномерно подвергаться термообработке при сравнительно больших значениях толщины сечения. В данной отрасли было известно, что низколегированная сталь характеризуется большой глубиной прокаливания.The calcination depth (hardenability) reflects the ability of a metal to uniformly undergo heat treatment at relatively large cross section thicknesses. It has been known in the industry that low alloy steel has a large calcination depth.

Низколегированная сталь ΆΙ8Ι 4130 имеет диапазон значений предела текучести от 75 до 80 тыс. фунтов на кв.дюйм (Κκί) при глубине прокаливания, как правило, ограниченной приблизительно двумя дюймами, что означает, что можно ожидать, что указанный диапазон значений предела текучести будет поддерживаться в зоне в пределах двух дюймов в результате процесса термообработки. Другая низколегированная сталь ΆΙ8Ι 4140 имеет аналогичный диапазон значений предела текучести от 75 до 80 тыс. фунтов на кв.дюйм (Κκί) и диапазон значений глубины прокаливания, как правило, ограниченный шестью дюймами. Для больших противовыбросовых превенторов и резервуаров высокого давления толщина поперечных сечений стали может составлять более двадцати дюймов. Следовательно, желательны составы стали с большими значениями глубины прокаливания для достижения высоких уровней прочности.ΆΙ8Ι 4130 low alloy steel has a yield strength range of 75 to 80 thousand psi (Κκί) with annealing depth typically limited to approximately two inches, which means that this yield strength range can be expected to be maintained in an area within two inches of the heat treatment process. Other low alloy steel ΆΙ8Ι 4140 has a similar yield strength range of 75 to 80 thousand psi (Κκί) and a calcination depth range typically limited to six inches. For large blowout preventers and pressure vessels, the thickness of the steel cross-sections can be more than twenty inches. Therefore, steel compositions with large calcination depths are desired to achieve high strength levels.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

В соответствии с одним аспектом настоящее изобретение относится к способу термообработки толстостенных поковок. Способ включает в себя нагрев низколегированной стали до температуры аустенизации, при этом низколегированная сталь содержит углерод в количестве приблизительно 0,05-0,2 мас.%, марганец в количестве приблизительно 0,3-0,8 мас.% и никель в количестве приблизительно 0,25-1,0 мас.%. Способ дополнительно включает в себя закалку низколегированной стали в закалочной среде и последующий отпуск низколегированной стали в течение менее приблизительно тридцати минут на дюйм толщины критического сечения плюс приблизительно два часа.In accordance with one aspect, the present invention relates to a method for heat treating thick-walled forgings. The method includes heating low alloy steel to an austenitizing temperature, wherein the low alloy steel contains carbon in an amount of about 0.05-0.2 wt.%, Manganese in an amount of about 0.3-0.8 wt.% And nickel in an amount of about 0.25-1.0 wt.%. The method further includes quenching the low alloy steel in a quenching medium and subsequent tempering the low alloy steel for less than about thirty minutes per inch of critical section thickness plus about two hours.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение относится к поковке. Поковка включает в себя углерод в количестве приблизительно 0,05-0,2 мас.%, марганец в количестве приблизительно 0,30,8 мас.% и никель в количестве приблизительно 0,25-1,0 мас.%. Поковка дополнительно имеет толщину поперечного сечения, составляющую по меньшей мере приблизительно 8 дюймов, внутренний предел текучести, превышающий приблизительно 85 тыс. фунтов на кв.дюйм, и значение твердости по Бринеллю, составляющее самое большее приблизительно 237.In accordance with another aspect, the present invention relates to forging. The forging includes carbon in an amount of about 0.05-0.2 wt.%, Manganese in an amount of about 0.30.8 wt.% And nickel in an amount of about 0.25-1.0 wt.%. The forging further has a cross-sectional thickness of at least about 8 inches, an internal yield strength greater than about 85 thousand pounds per square inch, and a Brinell hardness value of at most about 237.

Другие особенности и преимущества изобретения будут очевидными из нижеприведенного описания и приложенной формулы изобретения.Other features and advantages of the invention will be apparent from the description below and the appended claims.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг. 1 - вид в разрезе кругового противовыбросового превентора по предшествующему уровню техники.FIG. 1 is a sectional view of a circular blowout preventer according to the prior art.

Фиг. 2 - блок-схема, иллюстрирующая один способ термообработки поковки в соответствии с одFIG. 2 is a flowchart illustrating one method of heat treating a forgings in accordance with one

- 2 012791 ним вариантом осуществления настоящего изобретения.- 2 012791 an embodiment of the present invention.

Фиг. 3 - график зависимости охлаждающей способности воды от температуры воды.FIG. 3 is a graph of the cooling capacity of water versus water temperature.

Фиг. 4 - график, показывающий полученные в результате значения твердости для стали, закаленной в воде и в солевом растворе.FIG. 4 is a graph showing the resulting hardness values for steel quenched in water and in saline.

Подробное описаниеDetailed description

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения разработаны способы термообработки толстостенных поковок. Более конкретно раскрытые способы могут быть использованы для создания противовыбросовых превенторов, которые требуют высокого уровня твердости на всей ширине стенок.In accordance with one aspect of the present invention, methods are provided for heat treating thick-walled forgings. More specifically, the disclosed methods can be used to create blowout preventers that require a high level of hardness over the entire width of the walls.

Как было разъяснено выше, для того, чтобы толстостенные поковки выдерживали воздействие сред с высоким давлением, низколегированная сталь определенного предпочтительного состава должна быть подвергнута термообработке для повышения твердости и прочности.As explained above, in order for thick-walled forgings to withstand exposure to high-pressure media, low alloy steel of a certain preferred composition must be heat treated to increase hardness and strength.

В способе в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения используется низколегированная сталь, содержащая углерод в количестве приблизительно 0,05-0,2 мас.%, марганец в количестве приблизительно 0,3-0,8 мас.% и никель в количестве приблизительно 0,25-1,0 мас.%. При таком химическом составе низколегированная сталь может иметь глубину прокаливания (прокаливаемость), превышающую восемь дюймов, когда она подвергнута термообработке в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. В другом варианте осуществления процентное содержание никеля может быть ограничено приблизительно 0,5-1,0 мас.%. Помимо углерода, марганца и никеля химический состав низколегированной стали по одному варианту осуществления может также включать фосфор в количестве более 0 до приблизительно 0,04 мас.%, серу в количестве более 0 до приблизительно 0,04 мас.%, кремний в количестве более 0 до приблизительно 0,5 мас.%, хром в количестве приблизительно 2,0-2,5 мас.% и молибден в количестве приблизительно 0,45-1,15 мас.%. В одном варианте осуществления содержание молибдена может составлять 0,90-1,10 мас.%.In the method in accordance with one embodiment of the invention, low alloy steel is used, containing carbon in an amount of about 0.05-0.2 wt.%, Manganese in an amount of about 0.3-0.8 wt.% And nickel in an amount of about 0, 25-1.0 wt.%. With such a chemical composition, low alloy steel may have an annealing depth (hardenability) of more than eight inches when it is heat treated in accordance with one embodiment of the present invention. In another embodiment, the percentage of nickel may be limited to about 0.5-1.0 wt.%. In addition to carbon, manganese and nickel, the chemical composition of low alloy steel according to one embodiment may also include phosphorus in an amount of more than 0 to about 0.04 wt.%, Sulfur in an amount of more than 0 to about 0.04 wt.%, Silicon in an amount of more than 0 up to about 0.5 wt.%, chromium in an amount of about 2.0-2.5 wt.% and molybdenum in an amount of about 0.45-1.15 wt.%. In one embodiment, the molybdenum content may be 0.90-1.10 wt.%.

Помимо большой глубины прокаливания (прокаливаемости) низколегированная сталь должна иметь очень высокую вязкость разрушения. Вязкость разрушения определяется количеством энергии, поглощенным материалом во время разрушения при высоком напряжении. Более вязкие материалы поглощают больше энергии, чем хрупкие материалы. Низколегированная сталь по настоящему изобретению может обеспечить вязкость разрушения, необходимую для использования стали в больших резервуарах высокого давлении, таких как противовыбросовые превенторы.In addition to the great depth of calcination (hardenability), low alloy steel must have a very high fracture toughness. The fracture toughness is determined by the amount of energy absorbed by the material during fracture at high voltage. More viscous materials absorb more energy than brittle materials. The low alloy steel of the present invention can provide the fracture toughness necessary for using steel in large pressure vessels, such as blowout preventers.

Технология плавки стали в соответствии с обычным уровнем техники обеспечивает возможность получения низколегированных сталей с предпочтительным содержанием фосфора и серы, существенно меньшим по сравнению с максимумом, представленным выше. Использование уменьшенных количеств фосфора и серы способствует получению стали с высокой вязкостью разрушения. Кроме того, низколегированная сталь может быть обработана кальцием в процессе плавки, когда легированную сталь плавят из исходных элементов, для обеспечения регулирования морфологии сульфидов и повышения вязкости разрушения. Кроме того, низколегированная сталь может включать в себя алюминий и/или ванадий для раскисления и уменьшения размеров зерна.The technology of steel melting in accordance with the usual prior art makes it possible to obtain low alloy steels with a preferred content of phosphorus and sulfur, significantly lower than the maximum presented above. The use of reduced amounts of phosphorus and sulfur contributes to the production of steel with high fracture toughness. In addition, low alloy steel can be treated with calcium during the smelting process, when alloy steel is melted from the starting elements, to ensure the regulation of sulfide morphology and increase fracture toughness. In addition, low alloy steel may include aluminum and / or vanadium for deoxidation and grain size reduction.

В одном варианте осуществления изобретения термообработку низколегированной стали выполняют в соответствии со стандартной практикой термообработки металлов, т. е. выполняют нормализацию, аустенизацию, закалку и отпуск. Необязательную обработку посредством нормализации, как правило, выполняют так, что поддерживают температуру низколегированной стали (с колебаниями ее) в пределах интервала приблизительно ±25°Б (±14°С) от выбранной температуры нормализации. Температуру нормализации, как правило, выбирают такой, чтобы она была на 25-50°Б (14-28°С) выше температуры аустенизации. Затем поковки снова нагревают для образования аустенита при температуре аустенизации, такой как по меньшей мере 1725°Б (940°С), при этом выбранную температуру поддерживают в пределах интервала приблизительно ±25°Б (±14°С). После аустенизации поковки подвергают закалке в закалочной ванне для погружения, подвергаемой интенсивному перемешиванию, при начальной температуре закалочной среды, не превышающей приблизительно 75°Б (24°С). Выдерживание начальной температуры закалочной среды на уровне значений менее приблизительно 75 °Б в начале закалки обеспечивает более эффективную закалку за счет увеличения скорости охлаждения низколегированной стали. Для поковок с толщиной сечения, превышающей приблизительно 8 дюймов (приблизительно 20 см), не следует допускать значений температуры закалочной среды, превышающих приблизительно 95°Б (35°С) в конце закалки. Для поковок с толщиной до приблизительно 20 дюймов (51 см) не следует допускать значений температуры закалочной среды, превышающих приблизительно 75°Б (24°С) в конце закалки. Для осуществления этого выбранное повышение температуры закалочной среды будет определять минимальное количество закалочной среды, необходимое для эффективной и надлежащей закалки. Меньшее выбранное повышение температуры закалочной среды потребует больших количеств закалочной среды для отвода того же количества теплоты из поковок. Возможно, потребуется избыточное количество закалочной среды с температурой 75°Б (24°С) или более холодной закалочной среды для закалочной ванны либо необходимо будет обеспечить циркуляцию закалочной среды через систему охлаждения для поддержания температуры ниже 75°Б (24°С).In one embodiment of the invention, the heat treatment of low alloy steel is carried out in accordance with standard metal heat treatment practice, i.e., normalization, austenization, hardening and tempering are performed. Optional processing by means of normalization is usually performed in such a way that the temperature of low alloy steel (with its fluctuations) is maintained within a range of approximately ± 25 ° B (± 14 ° C) from the selected normalization temperature. The normalization temperature, as a rule, is chosen such that it is 25-50 ° B (14-28 ° C) higher than the austenization temperature. The forgings are then heated again to form austenite at an austenitizing temperature, such as at least 1725 ° B (940 ° C), while the selected temperature is maintained within the range of approximately ± 25 ° B (± 14 ° C). After austenization, the forgings are quenched in a quenching bath for immersion, subjected to intensive mixing, at an initial temperature of the quenching medium not exceeding approximately 75 ° B (24 ° C). Maintaining the initial temperature of the quenching medium at a level of values less than approximately 75 ° B at the beginning of quenching provides more efficient quenching by increasing the cooling rate of low alloy steel. For forgings with a cross-sectional thickness exceeding approximately 8 inches (approximately 20 cm), hardening medium temperatures exceeding approximately 95 ° B (35 ° C) at the end of hardening shall not be allowed. For forgings with a thickness of up to approximately 20 inches (51 cm), hardening medium temperatures in excess of approximately 75 ° B (24 ° C) at the end of hardening should not be allowed. To accomplish this, the selected increase in temperature of the quenching medium will determine the minimum amount of quenching medium required for efficient and proper quenching. A smaller selected increase in temperature of the quenching medium will require large quantities of quenching medium to remove the same amount of heat from the forgings. You may need an excessive amount of quenching medium with a temperature of 75 ° B (24 ° C) or a colder quenching medium for the quenching bath, or it will be necessary to circulate the quenching medium through the cooling system to maintain the temperature below 75 ° B (24 ° C).

- 3 012791- 3 012791

Регулирование начальной температуры закалочной среды так, чтобы она составляла менее приблизительно 55°Р и более приблизительно 32°Р, приводит к еще большей толщине закаленного слоя, чем в случае закалки поковок в более теплой, имеющей более высокую температуру закалочной среде. Фиг. 3, взятая из Ме1а1к НапбЬоок, Νίηΐΐι Ε6ίΙίοη. Уо1ише 4, раде 35 (Справочник по металлам, девятое издание, том 4, с. 35), показывает зависимость охлаждающей способности закалочной среды от начальной температуры закалочной среды, при этом в качестве закалочной среды была использована вода. Как показано на фиг. 3, охлаждающая способность воды быстро уменьшается при увеличении начальной температуры, что указывает на то, что вода может обеспечить более быструю закалку поковок и получение большей толщины закаленного слоя при более низкой начальной температуре воды. Однако, когда начальная температура закалочной среды уменьшается, поковки становятся более подверженными растрескиванию и разрушению, также известному как «образование закалочных трещин». Следовательно, должны быть предприняты усилия с тем, чтобы не допустить слишком низких значений начальной температуры закалочной среды с тем, чтобы избежать образования закалочных трещин и разрушения.Adjusting the initial temperature of the hardening medium so that it is less than about 55 ° P and more than about 32 ° P, leads to an even greater thickness of the hardened layer than in the case of hardening of forgings in a warmer, higher temperature hardening medium. FIG. 3, taken from Me1a1k Napbok, оηΐΐι Ε6ίΙίοη. Woiche 4, Rad 35 (Metal Handbook, Ninth Edition, Volume 4, p. 35), shows the cooling ability of the quenching medium on the initial temperature of the quenching medium, and water was used as the quenching medium. As shown in FIG. 3, the cooling ability of water decreases rapidly with increasing initial temperature, which indicates that water can provide faster hardening of forgings and obtain a greater thickness of the hardened layer at a lower initial temperature of water. However, when the initial temperature of the hardening medium decreases, the forgings become more prone to cracking and fracture, also known as “hardening cracking”. Therefore, efforts must be made to prevent the initial temperature of the quenching medium from being too low in order to avoid the formation of quenching cracks and fracture.

Для низколегированных сталей солевой раствор является предпочтительной закалочной средой по сравнению с водой, поскольку солевой раствор обеспечивает возможность получения более высоких конечных значений твердости низколегированных сталей по сравнению с водой. Солевой раствор образует меньшее количество газовых пузырьков, чем вода, и, следовательно, может обеспечивать смачивание поверхности низколегированной стали. Это позволяет солевому раствору охлаждать низколегированную сталь почти вдвое быстрее по сравнению с водой, что создает возможность получения более высоких конечных значений твердости низколегированной стали.For low alloy steels, saline is the preferred quenching medium compared to water, since the saline solution provides the ability to obtain higher final hardness values of low alloy steels compared to water. Saline forms fewer gas bubbles than water, and therefore can wet the surface of low alloy steel. This allows the saline solution to cool low alloy steel almost twice as fast as water, which makes it possible to obtain higher final hardness values for low alloy steel.

Фиг. 4, взятая из Ме1аЕ НапбЬоок, Νίηΐΐι Ебйюп, Уо1ише 4, раде 37 (Справочник по металлам, девятое издание, том 4, с. 37), показывает результаты закалки стали в воде и в солевом растворе. Как показано на фиг. 4, результирующие значения твердости при использовании солевого раствора выше, чем при использовании воды, при закалке при одной и той же температуре 180°Е (80°С). Несмотря на то что солевой раствор обеспечивает возможность более быстрой закалки для увеличения толщины закаленного слоя низколегированной стали, солевой раствор является более едким и коррозионным, чем вода. Следовательно, также потребуется предпринять усилия для защиты закаливаемых материалов и оборудования для закалки от солевого раствора.FIG. 4, taken from Ме1аЕ Напбоок, Νίηΐΐι Ебююп, Уо1ишше 4, ра 37 (Metal Handbook, Ninth Edition, Volume 4, p. 37), shows the results of steel quenching in water and in saline. As shown in FIG. 4, the resulting hardness values when using saline are higher than when using water, when quenching at the same temperature of 180 ° E (80 ° C). Although the brine allows faster hardening to increase the thickness of the hardened low alloy steel layer, the brine is more caustic and corrosive than water. Consequently, efforts will also be required to protect the quenched materials and quenching equipment from saline.

После закалки поковки подвергают отпуску при выбранной температуре отпуска в течение периода времени, составляющего по меньшей мере тридцать минут на дюйм толщины сечения плюс один или два часа дополнительного времени выдержки. Выбранную температуру отпуска следует поддерживать в пределах интервала приблизительно ±15°Е (±8°С).After quenching, the forgings are tempered at a selected tempering temperature for a period of at least thirty minutes per inch of section thickness plus one or two hours of additional exposure time. The selected tempering temperature should be maintained within the range of approximately ± 15 ° E (± 8 ° C).

В способах по предшествующему уровню техники низколегированные стали подвергали отпуску в течение времени от сорока пяти минут до одного часа на дюйм толщины сечения плюс один-два часа выдерживания при температуре отпуска. Однако подобные большие продолжительности выдержки при отпуске могут привести к переотпущенному состоянию сплава, что приводит к ненужной потере механических свойств низколегированной стали. В результате может возникнуть ситуация, когда низколегированная сталь не будет отвечать требованиям по прочности на растяжение и твердости.In the methods of the prior art, low alloy steels were tempered for a period of time from forty-five minutes to one hour per inch of section thickness plus one to two hours of aging at tempering temperature. However, such long exposure times during tempering can lead to a re-tempered state of the alloy, which leads to an unnecessary loss of the mechanical properties of low alloy steel. As a result, a situation may arise when low alloy steel will not meet the requirements for tensile strength and hardness.

Температуры нормализации, аустенизации и отпуска зависят от сплавов и состава стали. Можно обратиться к характеристикам материалов при определенных составах для определения соответствующих температур нормализации, аустенизации и отпуска и соответствующей закалочной среды.The temperatures of normalization, austenization and tempering depend on the alloys and composition of the steel. You can refer to the characteristics of the materials with certain compositions to determine the appropriate temperatures of normalization, austenization and tempering and the corresponding quenching medium.

Фиг. 2 показывает блок-схему, иллюстрирующую способ термообработки поковки в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Поковка из низколегированной стали, используемая в данном способе, изготовлена с химическим составом по настоящему изобретению, и толщина ее в поперечном сечении, как правило, превышает 8 дюймов. Способ начинается с необязательного процесса 210 нормализации, при котором поковку нагревают до температуры нормализации с колебаниями ее в пределах приблизительно ±25°Е (±14°С). После необязательного процесса 210 нормализации поковку затем повторно нагревают до достижения интервала температур аустенизации в процессе 220 аустенизации с колебаниями температур в пределах приблизительно ±25°Е (±14°С) от выбранной температуры аустенизации. Затем посредством использования закалочной ванны для погружения с интенсивным перемешиванием поковку погружают в закалочную среду в процессе 230 закалки. Закалочная среда, используемая в процессе 230 закалки, должна иметь начальную температуру, составляющую менее приблизительно 75°Е (24°С). Тем не менее, большая толщина закаленного слоя поковки может быть обеспечена, если регулировать начальную температуру закалочной среды в пределах интервала от приблизительно 55°Е (13°С) до 32°Е (0°С). Для поковки с толщиной, составляющей менее приблизительно двенадцати дюймов, закалочная ванна должна быть достаточно большой, чтобы не допустить ситуации, при которой температура закалочной среды превышает приблизительно 95°Е (35°С) к концу закалки. Для поковки с толщиной, составляющей менее приблизительно двадцати дюймов, закалочная ванна должна быть достаточно большой, чтобы не допустить ситуации, при которой температура закалочной среды превышает приблизительно 75°Е (24°С) к концу закалки. Кроме того, в процессе 230 закалки солевой раствор является более предпочтительной закалочной средой, чем вода, для закалки большой поковки.FIG. 2 shows a flowchart illustrating a method for heat treating a forgings in accordance with one embodiment of the present invention. The low alloy steel forgings used in this method are made with the chemical composition of the present invention, and their thickness in cross section is typically greater than 8 inches. The method begins with an optional normalization process 210, in which the forging is heated to a normalization temperature with fluctuations within approximately ± 25 ° E (± 14 ° C). After the optional normalization process 210, the forging is then reheated until the austenitization temperature range is reached in the austenitization process 220 with temperature fluctuations within approximately ± 25 ° E (± 14 ° C) of the selected austenitization temperature. Then, by using a quenching bath for immersion with vigorous stirring, the forging is immersed in the quenching medium during the quenching process 230. The quenching medium used in the quenching process 230 should have an initial temperature of less than about 75 ° E (24 ° C). However, a greater thickness of the hardened forging layer can be achieved by adjusting the initial temperature of the hardening medium within the range of about 55 ° E (13 ° C) to 32 ° E (0 ° C). For forgings with a thickness of less than approximately twelve inches, the quenching bath must be large enough to prevent a situation where the temperature of the quenching medium exceeds approximately 95 ° E (35 ° C) at the end of the quenching. For forgings with a thickness of less than about twenty inches, the quenching bath should be large enough to prevent a situation where the temperature of the quenching medium exceeds approximately 75 ° E (24 ° C) at the end of the quenching. In addition, in the quenching process 230, saline is a more preferred quenching medium than water for quenching a large forging.

- 4 012791- 4 012791

Процесс 240 отпуска поковки следует за процессом 230 закалки. Поковку нагревают до выбранной температуры отпуска с колебаниями ее в пределах приблизительно ±15°Е (±8°С). В частности, поковку подвергают отпуску в течение тридцати минут на каждый дюйм толщины плюс дополнительные один или два часа времени выдержки. Например, поковка, имеющая толщину десять дюймов и химический состав по настоящему изобретению, должна быть подвергнута отпуску в течение приблизительно шести-семи часов. Поковка, полученная посредством способа 200, будет иметь глубину прокаливания (прокаливаемость), превышающую восемь дюймов, и ее механические свойства будут соответствовать определенным механическим свойствам, необходимым для обеспечения безопасности при использовании ее в качестве противовыбросового превентора. В частности, поковка «сможет» соответствовать стандартам Американского нефтяного института (ΑΡΙ) для элементов, подвергающихся воздействию давления, как указано в ΑΡΙ ЗресШсаБои 16Α/Ι8Θ 13533, раздел 6.3.The forging process 240 follows the quenching process 230. The forging is heated to a selected tempering temperature with fluctuations within approximately ± 15 ° E (± 8 ° C). In particular, the forgings are tempered for thirty minutes per inch of thickness plus an additional one or two hours holding time. For example, a forging having a thickness of ten inches and the chemical composition of the present invention should be tempered for approximately six to seven hours. The forging obtained by method 200 will have an annealing depth (hardenability) of more than eight inches and its mechanical properties will correspond to certain mechanical properties necessary to ensure safety when used as a blowout preventer. In particular, the forging “will be able” to comply with the standards of the American Petroleum Institute (элементов) for pressure-exposed components, as specified in ΑΡΙ ZresShsaBoyi 16Α / Ι8Θ 13533, section 6.3.

Сочетание раскрытого химического состава, регулирования температуры термообработки, регулирования закалочной среды и регулирования времени отпуска обеспечивает возможность получения поковок с внутренним пределом текучести, составляющим по меньшей мере приблизительно 85 тыс. фунтов на кв.дюйм (Κδί), пределом прочности, составляющим по меньшей мере приблизительно 100 тыс. фунтов на кв.дюйм (Κδί), относительным удлинением, составляющим по меньшей мере 20%, относительным уменьшением площади поперечного сечения, составляющим по меньшей мере приблизительно 70%, и диапазоном значений поверхностной твердости по Бринеллю от приблизительно 217 до 237. Предел текучести соответствует приложенному напряжению, которое низколегированная сталь может испытывать перед пластической деформацией. Предел прочности соответствует приложенному напряжению, которое низколегированная сталь может испытывать перед разрушением или разрывом. Относительное удлинение соответствует изменению длины относительно исходной длины стали, которое может иметь место в низколегированной стали перед разрушением при растяжении. Относительное уменьшение площади поперечного сечения соответствует наибольшему изменению площади поперечного сечения относительно исходной площади поперечного сечения стали, которому может подвергаться низколегированная сталь перед разрушением при растяжении. Значение твердости по Бринеллю, составляющее по меньшей мере приблизительно 217, должно гарантировать то, что низколегированная сталь будет отвечать минимальным требованиям к механическим свойствам в отношении предела текучести и предела прочности. Значение твердости по Бринеллю, составляющее самое большее приблизительно 237, должно гарантировать то, что низколегированная сталь будет отвечать условиям ΝΑΟΕ (Ναΐίοηαΐ ΑδδοС1а1юи οί Соггомои Еидшеега - Национальная ассоциация инженеров-коррозионистов) ΜΚ.0175/Ι8Θ 15156 для низколегированных сталей, предназначенных для использования в агрессивной кислой среде (в присутствии сернистых соединений). Противовыбросовые превенторы иногда подвергаются воздействию кислой среды, и, следовательно, стандарт ΑΡΙ 16Α требует, чтобы они соответствовали обязательным требованиям условий ΝΑΟΕ ΜΚ.0175/Ι8Θ 15156. Эксплуатация в агрессивной кислой среде относится к использованию металлических сплавов в среде скважинных флюидов, которые содержат сульфид водорода Н28 в концентрациях, достаточно больших для того, чтобы вызвать трещинообразование от вызванной сульфидами коррозии под напряжением (88СС - 8и1йбе 81ге55 Соггомои Сгаскшд) в металлических сплавах, подвергаемых воздействию данных сред и чувствительных к данному воздействию.The combination of the disclosed chemical composition, heat treatment temperature control, hardening medium control and tempering time control provides the possibility of producing forgings with an internal yield strength of at least about 85 thousand psi (Κδί) and a tensile strength of at least approximately 100 thousand pounds per square inch (Κδ относ), a relative elongation of at least 20%, a relative decrease in cross-sectional area of at least p iblizitelno 70%, and the range of values of surface hardness of Brinell 217 to about 237. The yield point corresponding to the applied voltage, which low alloy steel can experience before plastic deformation. The tensile strength corresponds to the applied stress that low alloy steel may experience before breaking or rupture. Relative elongation corresponds to a change in length relative to the original length of the steel, which may occur in low alloy steel before tensile failure. A relative decrease in the cross-sectional area corresponds to the largest change in the cross-sectional area relative to the initial cross-sectional area of the steel, which low-alloy steel can undergo before tensile failure. A Brinell hardness value of at least about 217 should ensure that low alloy steel meets the minimum mechanical properties with regard to yield strength and tensile strength. A Brinell hardness value of at most approximately 237 should ensure that low alloy steel meets the conditions of ΝΑΟΕ (Ναΐίοηαΐ ΑδδοС1а1юи οί Соггомоев Еішеше - National Association of Corrosion Engineers) ΜΚ.0175 / Ι8Θ 15156 for low alloyed steels intended for acidic environment (in the presence of sulfur compounds). Blowout preventers are sometimes exposed to an acidic environment, and therefore the ΑΡΙ 16 стандарт standard requires that they meet the mandatory requirements of ΝΑΟΕ ΜΚ 0175 / Ι8Θ 15156. Operation in an aggressive acidic environment refers to the use of metal alloys in the environment of well fluids that contain hydrogen sulfide H 2 8 concentrations sufficiently large to cause crack formation caused by stress corrosion sulfides (88SS - 8i1ybe 81ge55 Soggomoi Sgaskshd) in metal alloys, odvergaemyh exposed data media and sensitive to this attack.

К основным компонентам универсального противовыбросового превентора 101 по предшествующему уровню техники, которые могут быть изготовлены из низколегированной стали по настоящему изобретению, относятся корпус 102, поршень 117 и съемная головка 119. Средним специалистам в данной области техники будет понятно то, что использование низколегированной стали по настоящему изобретению не ограничено резервуарами высокого давления. Другие варианты осуществления, которые включают использование толстостенных поковок, могут предусматривать изготовление их из низколегированной стали по настоящему изобретению.The main components of the prior art universal blowout preventer 101 that can be made of low alloy steel of the present invention include a housing 102, a piston 117, and a removable head 119. It will be understood by those of ordinary skill in the art that using low alloy steel of the present the invention is not limited to pressure vessels. Other options for implementation, which include the use of thick-walled forgings, may include the manufacture of low-alloy steel of the present invention.

Несмотря на то что изобретение было описано в связи с ограниченным числом вариантов осуществления, специалисты в данной области техники, ознакомившись с данным описанием, поймут, что могут быть разработаны другие варианты осуществления, которые не отходят от объема изобретения в том виде, как оно раскрыто здесь. Соответственно, объем изобретения должен быть ограничен только приложенной формулой изобретения.Although the invention has been described in connection with a limited number of embodiments, those skilled in the art, having read this description, will understand that other embodiments may be devised that do not depart from the scope of the invention as disclosed herein. . Accordingly, the scope of the invention should be limited only by the attached claims.

Claims (20)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ термообработки толстостенных поковок, выполненных из низколегированной стали и предназначенных для изготовления элементов устройств высокого давления, включающий нагрев поковки из низколегированной стали, содержащей углерод в количестве 0,05-0,2 мас.%, марганец в количестве 0,3-0,8 мас.% и никель в количестве 0,25-1,0 мас.%, до температуры аустенизации, закалку в закалочной среде и отпуск в течение менее приблизительно тридцати минут на дюйм толщины критического сечения плюс два часа.1. The method of heat treatment of thick-walled forgings made of low alloy steel and intended for the manufacture of elements of high pressure devices, including heating the forgings of low alloy steel containing carbon in an amount of 0.05-0.2 wt.%, Manganese in an amount of 0.3-0 , 8 wt.% And nickel in an amount of 0.25-1.0 wt.%, To the temperature of austenization, quenching in a quenching medium and tempering for less than about thirty minutes per inch of the thickness of the critical section plus two hours. 2. Способ по п.1, в котором низколегированная сталь дополнительно содержит фосфор в количестве более 0 до 0,04 мас.%, серу в количестве более 0 до 0,04 мас.%, кремний в количестве более 0 до 0,5 2. The method according to claim 1, in which the low alloy steel additionally contains phosphorus in an amount of more than 0 to 0.04 wt.%, Sulfur in an amount of more than 0 to 0.04 wt.%, Silicon in an amount of more than 0 to 0.5 - 5 012791 мас.%, хром в количестве 2,0-2,5 мас.% и молибден в количестве 0,45-1,15 мас.%.- 5 012791 wt.%, Chromium in an amount of 2.0-2.5 wt.% And molybdenum in an amount of 0.45-1.15 wt.%. 3. Способ по п.1, в котором низколегированная сталь содержит никель в количестве 0,5-1,0 мас.%.3. The method according to claim 1, in which the low alloy steel contains Nickel in an amount of 0.5-1.0 wt.%. 4. Способ по п.1, в котором низколегированная сталь дополнительно содержит алюминий.4. The method according to claim 1, in which the low alloy steel further comprises aluminum. 5. Способ по п.1, в котором низколегированная сталь дополнительно содержит ванадий.5. The method according to claim 1, in which the low alloy steel further comprises vanadium. 6. Способ по п.1, в котором низколегированная сталь обработана кальцием во время процесса плавки.6. The method according to claim 1, in which the low alloy steel is treated with calcium during the smelting process. 7. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя нормализацию низколегированной стали перед нагревом низколегированной стали до температуры аустенизации.7. The method according to claim 1, further comprising normalizing the low alloy steel before heating the low alloy steel to an austenization temperature. 8. Способ по п.1, в котором закалочная среда представляет собой солевой раствор.8. The method according to claim 1, in which the quenching medium is a saline solution. 9. Способ по п.1, в котором конечная температура закалочной среды составляет менее приблизительно 95°Б (35°С).9. The method according to claim 1, in which the final temperature of the quenching medium is less than approximately 95 ° B (35 ° C). 10. Элемент устройства высокого давления, выполненный в виде противовыбросового превентора, изготовленный из поковки, термообработанной способом по п.1.10. The element of the high-pressure device, made in the form of a blowout preventer, made of forgings, heat-treated method according to claim 1. 11. Поковка, выполненная из низколегированной стали и предназначенная для изготовления элементов устройств высокого давления, при этом сталь содержит углерод в количестве 0,05-0,2 мас.%; марганец в количестве 0,3-0,8 мас.%; никель в количестве 0,25-1,0 мас.%; причем поковка имеет толщину поперечного сечения, составляющую по меньшей мере приблизительно 8 дюймов, и внутренний предел текучести, превышающий 85 тыс. фунтов на кв.дюйм (Κδί); и значение твердости по Бринеллю, составляющее самое большее приблизительно 237.11. Forging made of low alloy steel and intended for the manufacture of elements of high pressure devices, while the steel contains carbon in an amount of 0.05-0.2 wt.%; manganese in an amount of 0.3-0.8 wt.%; nickel in an amount of 0.25-1.0 wt.%; moreover, the forging has a cross-sectional thickness of at least about 8 inches and an internal yield strength in excess of 85 thousand pounds per square inch (Κδί); and a Brinell hardness value of at most about 237. 12. Поковка по п.11, дополнительно содержащая фосфор в количестве от 0 до приблизительно 0,04 мас.%.12. The forging according to claim 11, additionally containing phosphorus in an amount of from 0 to about 0.04 wt.%. 13. Поковка по п.11, дополнительно содержащая серу в количестве от 0 до приблизительно 0,04 мас.%.13. The forging according to claim 11, additionally containing sulfur in an amount of from 0 to about 0.04 wt.%. 14. Поковка по п.11, дополнительно содержащая кремний в количестве от 0 до приблизительно 0,5 мас.%.14. The forging according to claim 11, additionally containing silicon in an amount of from 0 to about 0.5 wt.%. 15. Поковка по п.11, дополнительно содержащая хром в количестве приблизительно 2,0-2,5 мас.%.15. The forging according to claim 11, additionally containing chromium in an amount of about 2.0-2.5 wt.%. 16. Поковка по п.11, дополнительно содержащая молибден в количестве приблизительно 0,45-1,15 мас.%.16. The forging according to claim 11, further comprising molybdenum in an amount of about 0.45-1.15 wt.%. 17. Поковка по п.11, имеющая предел прочности, составляющий по меньшей мере 100 тыс. фунтов на кв.дюйм (Κδΐ).17. The forging according to claim 11, having a tensile strength of at least 100 thousand pounds per square inch (Κδΐ). 18. Поковка по п.11, имеющая относительное удлинение, составляющее по меньшей мере 20%.18. The forging according to claim 11, having a relative elongation of at least 20%. 19. Поковка по п.11, имеющая относительное уменьшение площади поперечного сечения, составляющее по меньшей мере 70%.19. The forging according to claim 11, having a relative decrease in cross-sectional area of at least 70%. 20. Поковка по п.11, имеющая значение твердости по Бринеллю, составляющее по меньшей мере приблизительно 217.20. The forging according to claim 11, having a Brinell hardness value of at least about 217.
EA200800969A 2005-09-29 2006-09-29 Methods for heat treating thick-walled forgings EA012791B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/239,035 US20070068607A1 (en) 2005-09-29 2005-09-29 Method for heat treating thick-walled forgings
PCT/US2006/038545 WO2007038789A1 (en) 2005-09-29 2006-09-29 Methods for heat treating thick-walled forgings

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200800969A1 EA200800969A1 (en) 2008-08-29
EA012791B1 true EA012791B1 (en) 2009-12-30

Family

ID=37892420

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200800969A EA012791B1 (en) 2005-09-29 2006-09-29 Methods for heat treating thick-walled forgings

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20070068607A1 (en)
EP (1) EP1929054A4 (en)
KR (1) KR20080063371A (en)
CN (1) CN101300365A (en)
AU (1) AU2006294442A1 (en)
BR (1) BRPI0616689A2 (en)
CA (1) CA2623995A1 (en)
EA (1) EA012791B1 (en)
NO (1) NO20081850L (en)
WO (1) WO2007038789A1 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5201625B2 (en) * 2008-05-13 2013-06-05 株式会社日本製鋼所 High strength low alloy steel with excellent high pressure hydrogen environment embrittlement resistance and method for producing the same
US20090321144A1 (en) * 2008-06-30 2009-12-31 Wyble Kevin J Protecting an element from excessive surface wear by localized hardening
DK2764127T3 (en) * 2011-10-07 2015-10-19 Babasaheb Neelkanth Kalyani A method for improving the fatigue strength of micro-alloy steels, forged parts made by the method and apparatus for carrying out the method
WO2016079565A1 (en) 2014-11-18 2016-05-26 Arcelormittal Method for manufacturing a high strength steel product and steel product thereby obtained
CN105483561A (en) * 2015-12-16 2016-04-13 常熟市虹桥铸钢有限公司 Annular preventer shell
CN107805756A (en) * 2016-09-09 2018-03-16 中国石化工程建设有限公司 A kind of cryogenic steel, low-temperature pressure container and steel for pipe pipe and preparation method thereof
CN109811262B (en) * 2019-02-26 2021-03-12 中信重工机械股份有限公司 Manufacturing process of 2.25Cr1Mo0.25V steel heavy wall thickness hydrogenated forging
CN115323136B (en) * 2022-08-19 2024-01-19 无锡派克新材料科技股份有限公司 Manufacturing method of 15-bit 3H M phi A shell forging for nuclear power component
CN115354138B (en) * 2022-08-19 2023-11-21 河南中原特钢装备制造有限公司 Heat treatment process for improving hardness uniformity of whole cross section of 20CrNiMo calender roll

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07316721A (en) * 1994-03-30 1995-12-05 Toshiba Corp High and low pressure integrated type turbine rotor and its production
JPH10265841A (en) * 1997-03-25 1998-10-06 Aichi Steel Works Ltd Production of high strength cold forging parts
JP2813800B2 (en) * 1988-09-20 1998-10-22 株式会社神戸製鋼所 Warm forging steel for machine structures
JP2000026933A (en) * 1998-07-08 2000-01-25 Sumitomo Metal Ind Ltd Hot forging steel

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1161844A (en) * 1967-06-29 1969-08-20 English Steel Corp Ltd Improved Heat-Resistant Alloy Steel for Large Forgings.
SE435527B (en) * 1973-11-06 1984-10-01 Plannja Ab PROCEDURE FOR PREPARING A PART OF Hardened Steel
DE3332026C1 (en) * 1983-09-06 1984-11-22 Berchem & Schaberg Gmbh, 4650 Gelsenkirchen Use of a steel alloy as material for drop-forged flails of soil-working machines
CA1259458A (en) * 1984-02-08 1989-09-19 Edward L. Raymond Wellhead structure and method of producing same
US4750950A (en) * 1986-11-19 1988-06-14 Inco Alloys International, Inc. Heat treated alloy
US5180450A (en) * 1990-06-05 1993-01-19 Ferrous Wheel Group Inc. High performance high strength low alloy wrought steel
US5545269A (en) * 1994-12-06 1996-08-13 Exxon Research And Engineering Company Method for producing ultra high strength, secondary hardening steels with superior toughness and weldability
JPH1088274A (en) * 1996-09-10 1998-04-07 Japan Casting & Forging Corp High strength heat resistant steel and its production
JP3483493B2 (en) * 1999-03-19 2004-01-06 日本鋳鍛鋼株式会社 Cast steel for pressure vessel and method of manufacturing pressure vessel using the same
JP4435953B2 (en) * 1999-12-24 2010-03-24 新日本製鐵株式会社 Bar wire for cold forging and its manufacturing method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2813800B2 (en) * 1988-09-20 1998-10-22 株式会社神戸製鋼所 Warm forging steel for machine structures
JPH07316721A (en) * 1994-03-30 1995-12-05 Toshiba Corp High and low pressure integrated type turbine rotor and its production
JPH10265841A (en) * 1997-03-25 1998-10-06 Aichi Steel Works Ltd Production of high strength cold forging parts
JP2000026933A (en) * 1998-07-08 2000-01-25 Sumitomo Metal Ind Ltd Hot forging steel

Also Published As

Publication number Publication date
CN101300365A (en) 2008-11-05
EP1929054A1 (en) 2008-06-11
WO2007038789A1 (en) 2007-04-05
KR20080063371A (en) 2008-07-03
BRPI0616689A2 (en) 2011-06-28
NO20081850L (en) 2008-06-17
CA2623995A1 (en) 2007-04-05
EA200800969A1 (en) 2008-08-29
EP1929054A4 (en) 2010-03-31
US20070068607A1 (en) 2007-03-29
AU2006294442A1 (en) 2007-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA012791B1 (en) Methods for heat treating thick-walled forgings
EP2403970B1 (en) Low alloy steel with a high yield strength and high sulphide stress cracking resistance
US20100193085A1 (en) Seamless steel pipe for use as vertical work-over sections
RU2472919C2 (en) Well element destruction method, and well device (versions)
CN109622836B (en) Forging and heat treatment process of shell forging
Ziomek-Moroz Environmentally assisted cracking of drill pipes in deep drilling oil and natural gas wells
JPWO2007023805A1 (en) Seamless steel pipe for line pipe and its manufacturing method
AU2011260493B2 (en) Low-alloy steel having a high yield strength and a high sulphide-induced stress cracking resistance
US20090321144A1 (en) Protecting an element from excessive surface wear by localized hardening
US11905992B2 (en) Crankshaft and method of manufacture
RU2669665C2 (en) Bainitic steel for rock drilling components
CA2743552C (en) Low alloy steel with a high yield strength and high sulphide stress cracking resistance
US20110223443A1 (en) Metallic components for use in corrosive environments and method of manufacturing
Zhong et al. Cause analysis and mechanism study of cracks in drilling collars
Krishnan Sulfide Stress Cracking Resistance of High Strength, Low Alloy Steels with varying Nickel content
CN106801212B (en) Heat treatment process for prolonging service life of high-pressure manifold
WO2008016736A2 (en) Method for designing corrosion resistant alloy tubular strings
Garrison et al. Production and fit for service attributes of C125 high strength casing
Denney Expansion-Cone Material: Heat-Treatment Effects
Urband et al. The effects of OCTG connection swaging and stress relieving on SSC resistance
Urband et al. The production and fit-for-service testing and field useage of c-110
Perez et al. Development of a 110ksi Yield Strength Grade OCTG Product for Shale Applications in Mildly Sour Environments
Hendrix et al. API 5CT Grade L80 (Type 1) Tubing: Environmental Cracking in Non-sour Service Wells and the Influence of Metallurgy, Well Stimulation and Chemical Treatment
Yang et al. Research, test and application on enhancing working reliability of pump head for high-pressure water injection pump
McGuire et al. Closure to “Discussions of ‘Prevention of Sulfide-Stress Cracking in Sour-Condensate Well Equipment’”(1960, ASME J. Eng. Ind., 82, pp. 100–101)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU