[发明专利]一种海洋钻井平台舱底水系统用合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铝基合金领域，具体涉及一种海洋钻井平台舱底水系统用合金材料及 其制备方法。

背景技术

2008年金融危机爆发，全球石油需求下降，油价大幅下跌。在资金短缺和利润空间 下降的压力下，石油公司逐步缩减了海洋油气上游投资，海洋钻井作业量大幅减少，从而导 致许多浅水及中深水钻井平台闲置，日费率相应下降。同时，新一轮建造平台的高峰加剧了 这种市场低迷的情况，并加快了平台的更新换代。随着油价的回升，各大石油公司加大了海 洋油气上游投资的力度，浅海和中深海平台市场出现回暖的迹象。深水钻井平台受金融危 机影响较小，市场需求一直保持旺盛。适合深水、超深水和极地等恶劣环境的钻井平台是未 来海洋钻井平台市场发展的一个主要趋势。

海洋钻井平台舱底水系统是海洋钻进平台的重要组成部分，舱底水系统是平台上 的一个关系安全的关键系统，作用是为了排出各个舱室的含油污水，把这些污水收集在一 个独立舱室中，然后通过处理后，使得污水里面的含油量极少后，然后排到大海里面去，或 者排放到平台的服务船上去。以此来避免海洋环境的污染。或者说是减少对海洋的污染。因 此，海洋钻井平台的舱底水系统结构材料是决定系统质量好坏的关键，更是整个海洋钻井 平台的重要部件，但是国内外对于海洋钻井平台的研发还在不断探索，对于海洋钻井平台 的舱底水系统用的合金材料的选用还没有统一的标准，各种合金性能差别很大，给海洋钻 井平台设计制造人员带来了很大的麻烦，如何选择和制造优良的适合海洋钻井平台的舱底 水系统结构材料，是当前一个急需解决的问题。

发明内容

为了克服上述不足，本发明的目的在于提供一种海洋钻井平台舱底水系统用合金 材料及其制备方法，综合考虑各成分的成本，优化各成分之间的比例，找到性价比最高的材 料组方，加入稀土金属，能够有效地解决上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明采取如下的技术方案：

一种海洋钻井平台舱底水系统用合金材料，所述合金材料的原料成分及其质量百分比 为：C：0.0~0.10%，Mn：0.80%~1.50%，Co：0.3%~0.4%，Zn：0.3%~0.4%，B：0.3%~0.4%，Si：1.0%~ 2.0%，Cr：16.0%~18.0%，Ni：27.5%~30.5Mo：2.0%~3.0%，Cu：3.0%~4.0%，RE：0.40%~1.0%，其余 为Al。

进一步的，RE包括，Gd：0.2%~0.50%，Tb：0.20%~0.50%。

进一步的，所述合金材料的原料成分及其质量百分比为：C：0.07%，Mn：1.50%，Co： 0.35%，Zn：0.40%，B：0.3%，Si：1.50%，Cr：16.0%，Ni：30.0%，Mo：3.0%，Cu：3.0%，Gd：0.30%，Tb： 0.40%，其余为Al。

以下，对本发明中采用的合金的成分组成的限定理由进行说明，成分组成中涉及 的%指质量%。

C：0.04%~0.10%，碳是一种常见的铝合金细化剂，晶粒细化能够显著提高铝合金的 力学性能，有利于减少缩松缺陷，降低合金的热裂倾向，缩短合金晶界析出相的扩散距离。 为适应海洋条件及作业要求效果，本发明将海洋钻井平台舱底水系统用材料中C含量规定 为0.04%~0.10%，优选为0.07%。

Mn：0.80%~1.50%，Mn是一种弱脱氧剂合金中添加Mn，不但有利于合金的抗蚀性，而 且还能使合金的强度提高，并能降低热裂纹倾向，改善合金的抗腐蚀性能和焊接性能。随着 Mn含量增加，合金强度有所提高，为适应海洋钻井平台舱底水系统的具体实际的特殊需求， 本发明将Mn含量规定为0.80%~1.50%，优选为1.50%。

Co：0.30%~0.40%，钴的作用是提高合金硬度和强度，同时有良好的韧性，但使伸长 率有所降低。为适应海洋条件及海洋钻井平台舱底水系统的特殊需求，本发明将Co含量规 定为0.30%~0.40%，优选为0.35%。

Zn：0.30%~0.40%，Zn可提高铝合金的力学性能，但是过高的Zn含量会减弱铝合金 的抗腐蚀性能；为适应海洋条件及海洋钻井平台舱底水系统的特殊需求，本发明将Zn含量 规定为0.30%~0.40%，优选为0.40%。