[发明专利]一种井控装置用F22材质、其锻造方法及热处理工艺

说明书

本发明公开了一种井控装置用F22材质、其锻造方法及热处理工艺，所述F22材质化学成分主要包括C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Mo、V,残余元素包括Cu、As、Sb、Sn及气体元素，剩余为Fe及无法避免的杂质元素。该合金钢坯料锻造过程包括4火次，锻造比≥5，钢坯经过加热后始锻温度为1220℃，终锻温度为800℃，最后一火次修正终锻温度700℃。锻造完锻件经过正火、淬火、回火的热处理工艺满足标准要求。通过本发明技术方案制造的F22材质井控装置不仅具有优良的强硬度和塑性等综合力学性能指标，还具有较高的晶粒度级别和较少的非金属夹杂物。

技术领域

本发明涉及一种井控装置用F22材质、其锻造方法及热处理工艺，属于钢铁材料加工技术领域。

背景技术

在石油天然气钻井施工中，为安全的钻过高压油、气层并避免发生钻井井喷失控事故，需要在钻井的井口上安装一套钻井井控装置。井控装置的作用就是当井内出现溢流、井涌时可快速及时关闭井口，防止井喷事故的发生，所以井控装置必须具有耐高压、耐腐蚀的特性。随着石油钻采行业向着深海及极地严寒地区发展，对应的井控装置也必须具备较高的低温韧性以避免低温高压条件下井控装置失效发生安全事故，这就要求井控装置必须进行性能提升。F22是一种优秀的低合金钢，通过选择合理的成分，锻造及热处理，最终可达到优良的综合力学性能，特别是具有较高低温冲击韧性。

发明内容

本发明的目的是提供一种井控装置用F22材质、其锻造方法及热处理工艺，通过本办法最终可获得优良的综合力学性能，特别是具有较高低温冲击韧性。

为了达到上述目的，本发明技术方案如下：

一种井控装置用F22材质，其化学成分按照质量百分比计，具有以下成分：C:0.10%- 0.15%，Mn:0.40% - 0.60%，Si：0.20% - 0.35%，P≤0.015%，S≤0.010%，Cr:2.00% -2.50%，Mo:0.90% - 1.10%，Ni≤0.50%，Cu≤0.50%，AS≤0.005%，Sn≤0.005%，Sb≤0.003%，气体元素[H] ≤2PPm， [O] ≤30PPm， [N] ≤60PPm，其余为Fe及不可避免的杂质元素。

进一步的，所述井控装置用F22材质，除了满足上述化学成分，其原材料冶炼采用电炉冶炼，炉外精炼及真空脱气和模铸的工艺，模注坯料保温结束脱模后进行锻造。

一种井控装置用F22材质的锻造方法，包括4火次，锻造比≥5；具体步骤如下：

（1）模注坯料加热到1220℃保温6h，通过炉门窥视孔观察坯料是否均匀加热及烧透，确保无阴阳面和透热的条件下出炉锻造，使用上下平砧将坯料倒棱滚圆至直径D1，高度H1后使用剁刀将坯料底部去掉，回炉加热；

（2）回炉坯料加热4h后进行一次镦拔，镦粗序分三次进行缓慢镦粗，单次下压量分别为：150mm、200mm、200mm，为保证镦粗过程坯料均匀受力，使用镦粗盖板；坯料镦粗至D2，高度H2后进行三维锻造再拔长至直径D1，高度H1，回炉加热；

（3）回炉坯料加热4h后进行二次镦拔，采用步骤（2）所述的镦拔方式，二次镦拔结束后回炉加热；

（4）二次镦拔完坯料加热4h后进行制坯，使用平砧将坯料锻成长L，宽W，高H3方形坯，余料带冒口锻成D3的圆形后剁去冒口；

（5）在冒口使用内径D4的垫圈锻出高度为H4的法兰圆台阶，使用外径D5，高度H5的冲头，正反双面进行冲孔；冲头放正，防止冲歪、冲斜，移除垫圈冲头后修整至工艺尺寸，整个锻造过程保证锻造温度≥800℃，修整外形尺寸过程保证锻造温度≥700℃。

一种井控装置用F22材质的热处理工艺，采用正火，淬火加回火，包括以下几个步骤：