[发明专利]深海采油树设备连接器用钢锻件制造工艺

说明书

技术领域：

本发明属于一种深海采油树设备连接器用钢锻件制造工艺，其制造工艺是锻造工艺与热处理工艺的一种组合。

背景技术：

采油树是各种阀门和配件的组成总成，用于油气井的流体控制，并为生产油管柱提供入口。油气井口压力高，流速高，同时易渗漏，油气中含有H-₂S、CO₂等腐蚀性介质，因而对采油树的密封性及其材质要有更严格的要求。为了安全起见，对于一些高压超高压油气井，特别是深海油气井的采油树部件采用优质钢材整体锻造而成。连接器是采油树的重要组件之一，连接器位于套管头上面，与采油树相连，不但要承载采油树总成全部重量，还要抵抗来自井内向上的压力，并使采油树牢固地固定在井口上。因此，用于采油树（特别是深海）设备连接器锻件的性能要求特别严，必须满足高压、低温、焊接和H2S 工况等。

美国石油协会(API)对采油树组件的制造要求及其严格，锻造厂必须通过API论证，获取制造资质。锻件的主要锻造工序、锻件质量、交货及验收必须严格执行API 6A/ ISO 10423《井口设备和采油树设备规范》。对于采油树连接器这类特殊强度级别和低温韧性要求的结构件，常规设计选材为高镍或高铬钼合金钢，但采用高镍或高铬钼合金钢制造的连接器锻件焊接性能难以满足要求，基于此原因，各制造厂试图用低合金高强度钢替代高镍或高铬钼合金钢来制造采油树连接器这类结构件，于是我们选择了铬镍钼低合金钢F65 MOD材料（钢中合金元素总含量＜5%称为低合金钢），此材料的碳当量（CE）为0.43～0.46，与常规设计选材高镍或高铬钼合金钢相比，不但显著提高了焊接性能，而且材料价格也仅为常规设计选材高镍或高铬钼合金钢材料价格的62%。但若选用F65 MOD材料，通过常规的锻件制造工艺制造出的采油树设备连接器，其低温韧性难以满足要求，无法适用于深海这样的低温工况环境。   

发明内容：

本发明的目的就在于克服现有锻件制造工艺的不足，提供一种深海采油树设备连接器用钢锻件制造工艺，按此工艺制造出的锻件能很好地适用于深海低温工况环境，同时大幅度降低了原材料成本，提高了生产效率。

本发明是通过以下技术方案实现的： 

一种深海采油树设备连接器用钢锻件制造工艺，所述钢锻件制造工艺的具体步骤是：

步骤①：以铬镍钼低合金钢为坯料，所述的铬镍钼低合金钢由碳、硅、锰、铬、镍、钼、磷、硫、氢、铌、钒及硼组成，其质量百分比为：

0.10%≤碳≤0.12%、0.30%≤硅≤0.35%、1.00%≤锰≤1.40%、0.10%≤铬≤0.25%、0.50%≤镍≤1.00%、

0.15%≤钼≤0.40%、0≤磷≤0.015%、0≤硫≤0.010%、0≤氢≤2.0ppm、0≤铌≤0.04%、0≤钒≤0.04%、

0≤硼≤0.0005%，并且，0.43%≤碳当量CE≤0.46%，碳当量CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，

步骤②：根据所需结构件尺寸，选择方锭，进炉加热至1220℃后，在自由锻锤上沿钢锭长度方向开坯拔料，锻造比为1.5~2.0，并进行锯切，取中间段作为坯料，

步骤③：以坯料的轴向为Y向，以与Y向平面为XOZ平面，将坯料进炉加热，坯料出炉，在锻造温度1230℃～850℃下，对坯料进行Y向镦粗，镦至高度与直径相等时，再对Y向镦粗后的坯料进行X向四方截面拔长，拔至长度为截面边长的2.5倍，此后，对坯料进行X向镦粗，再次镦至高度与直径相等，最后对X向镦粗后的坯料进行Z向四方拔长，拔至长度为截面边长的2.3倍，得到各向同性的坯料，

步骤④：选择始锻温度为1100℃～1080℃且停锻温度为850℃～800℃，对各向同性的坯料进行镦粗，并锻打成八方棱柱，再经过冲孔、滚圆整形，使总锻造比为5.5，得到带孔圆柱锻坯，

步骤⑤：对带孔圆柱锻坯进行粗加工，车去锻坯黑皮，得到带孔圆柱形工件，

步骤⑥：将步骤⑤得到的带孔圆柱形工件加热至940℃并保温4小时后，空冷至室温，

步骤⑦：将经过步骤⑥处理后的带孔圆柱形工件加热至930℃并保温4小时后，水淬，开始时淬火的水温不超过38℃，结束时淬火的水温不超过49℃，

步骤⑧：将经过步骤⑦处理后的带孔圆柱形工件加热至640℃并保温6.5小时后，空冷至室温。

本发明的优点及积极效果是：