[发明专利]深海井口套管挂用8630MOD3-120K锻件的生产工艺

说明书

本发明公开了深海井口套管挂用8630MOD3‑120K锻件的生产工艺，化学成分及重量百分比为：C:0.25～0.33；Si:0.15～0.35；Mn:0.7～1.1；P:≤0.015；S:≤0.01；Cr:0.85～1；Ni:0.75～0.9；Mo:0.35～0.45；Cu:≤0.25；Ti:≤0.025；Bi:≤0.01；N:≤0.012；Nb:≤0.02；Al:0.02～0.035；Sn:≤0.02；V:0.002～0.03；B:≤0.001；Pb:≤0.01；As:≤0.03；Sb:≤0.03；H:≤2ppm；O:≤25ppm；CE:＜0.831，其余为Fe，DI值大于8.0。

技术领域

本发明涉及深海井口套管挂用8630MOD3-120K锻件的生产工艺。

背景技术

中国已成为全球最大的原油和天然气进口国，油气对外依存度依旧呈上升趋势，面临的能源安全形势十分严峻。大力发展海洋油气产业，提升海洋油气勘探开发力度，既是贯彻落实中央关于加大国内油气勘探开发工作力度，保障国家能源安全要求的具体举措，也是保障中国能源安全的必然要求。作为海洋大国，我国海洋油气资源丰富，但总体勘探程度相对较低，海洋油气是我国长期、大幅增产的重要领域。因此，国家大力提倡海洋油气自主勘探力度，积极布局全球海洋油气产业工作。在此背景下，深海油气资源的开采离不开高性能装备的支持，而制造高性能装备更是需要以高性能材料作为基础。

深海井口套管挂锻件需满足API规范及DNVGL-RP-0034SFC2级别的要求，屈服强度需要满足120KSI，低温材料冲击韧性需要满足-18度大于70J，且抗H₂S腐蚀。由于套管挂上端要回接其他油气开采用的套管挂，故需要在上端内壁中堆焊625镍基合金而起到防腐防磨作用，堆焊后的强度也需要满足110K级别。

对于普通美标8630材料，常规的化学成分配比和热加工工艺很难保证套管挂锻件整体截面的性能要求满足85KSI屈服强度指标，按照DNVGL-RP-0034水下锻件规范要求进行的测试结果往往出现局部强度偏低或低温冲击韧性差等情况，特别是需要在经历580度保温16小时的焊后模拟热处理工艺后满足110KSI的屈服强度。按照一般8630锻件制造工艺不能够稳定通过水下锻件规范所要求的评定试验，无法满足深海锻件应用要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种深海井口套管挂用8630MOD3-120K锻件的生产工艺，通过此工艺生产出来的8630MOD3-120K材质的套管挂锻件在不损失冲击韧性的情况下能够提高强度、增加材料的淬透性，满足焊前120K强度以及焊后模拟热处理后可稳定达到110KSI级别性能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：深海井口套管挂用8630MOD3-120K锻件的生产工艺，其生产步骤如下：

取化学成分为：C:0.25～0.33％；Si:0.15～0.35％；Mn:0.7～1.1％；P:≤0.015％；S:≤0.01％；Cr:0.85～1％；Ni:0.75～0.9％；Mo:0.35～0.45％；Cu:≤0.25％；Ti:≤0.025％；Bi:≤0.01％；N:≤0.012％；Nb:≤0.02％；Al:0.02～0.035％；Sn:≤0.02％；V:0.002～0.03％；B:≤0.001％；Pb:≤0.01％；As:≤0.03％；Sb:≤0.03％；H:≤2ppm；O:≤25ppm；CE:＜0.831％，其余为Fe，DI值大于8.0的钢坯为原料；

先将钢坯预热，预热完成后将钢坯置入锻造炉中进行加热，当钢坯温度达到始锻温度时，进行恒温保温，保温时间以0.5h/inch～1.5h/inch(inch为钢坯最大壁厚尺寸)计算，然后采用WHF锻造法及FM锻造法对钢坯进行横向纵向三次反复镦拔，使钢坯锻造成带有内孔的套管挂锻件，始锻温度不大于1200℃，终锻温度为850～900℃，整个锻造过程中温度控制在850～1200℃之间，综合锻造比大于6:1，最后一次镦拔变形量不小于20％；