[发明专利]一种用于海洋钻井平台海水冷却系统的合金材料及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于铁基合金领域，具体涉及一种用于海洋钻井平台海 水冷却系统的合金材料及其制作方法。

背景技术

金融危机对海洋油气勘探开发构成了冲击。石油公司由于融资 和低油价原因，上游的勘探开发活动减少，从而造成了大量的钻井 平台闲置，日费下降。浮式海洋钻井平台一直保持比较高的利用率， 但自升式海洋钻井平台的利用率下降到了历史的低点，并随着新建 平台逐渐进入市场，加快了老平台的退役。随着全球经济的逐步复 苏，全球对油气的需求不断增加，油价逐渐回升，海上的油气投资 和勘探开发必将更加活跃，新一轮的海洋钻井平台需求高峰将卷土 重来。如果油价一直保持高位水平，并保持一定的海洋油气发现率， 适合深水、超深水和极地等恶劣环境的海洋钻井平台将是未来海洋 钻井平台市场发展的一个主要趋势。

海洋钻井平台海水冷却系统是海洋钻进平台的重要组成部分， 在海洋钻井平台上，很多机械在运行的时候都会产生大量的热量。 比如柴油机，它燃烧柴油推动活塞做功，通过曲轴把能量传递出去。 在这个过程中，摩擦、燃烧产生的热量都会使金属产生疲劳，或者 会使机械的过热保护装置启动，使机械停止下来；还有很多机械设 备需要冷却，比如液压单元、发电机组、变频器、空气压缩机、高 压泥浆泵、绞车、推进器刹车片、推进器液压单元等。但是，海水 是有腐蚀性的，海水pH值一般在8.3～8.5，溶解氧5～6mg/L，含 有大量氯离子和其他盐类离子，是强电解质溶液，具有强腐蚀性； 海水系统的腐蚀损坏问题比较突出，随着电站运行年份的增加，海 水介质的设备腐蚀损坏趋势日益加剧，纠正性维修工作量和由此产 生的维修成本逐年增加。

因此，海洋钻井平台的海水冷却系统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，如何选择和制造优良 的、既防海水腐蚀又适合海洋钻井平台的海水冷却系统材料，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用于海洋钻井 平台海水冷却系统的合金材料，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：

一种用于海洋钻井平台海水冷却系统的合金材料的制作方法， 制作步骤如下：

步骤S01：准备原材料，原材料包括C、Mn、Re、Be、Zn、 Mg、Al、Si、Cr、Ni、Mo、Sr、RE、Fe单质，原料的质量百分比 组成满足：

C：0.04％～0.10％，Mn：0.80％～1.50％，Re：0.80％～1.50％， Be：0.3％～0.4％，Zn：0.4％～0.6％，Mg：0.4％～0.6％，Al：0.3％～0.4％， Si：1.0％～3.0％，Cr：14.0％～22.0％，Ni：7.5％～12.5％，Mo： 0.02％～0.05％，Sr：3.0％～4.0％，RE：0.20％～0.80％，其余为Fe；

步骤S02：将待熔炼的Fe、Mn、Re、Zn、Mg、Al、Cr、Ni、 Mo、Sr、RE单质，加入水冷铜坩埚的真空室内，抽真空，在烧结 温度为960℃～980℃条件下熔融；

步骤S03：在金属熔融的条件下加入C、Be、Si，并保温 30min～40min，搅拌均匀；

步骤S04：在惰性气体加压条件下冷却至室温得到海洋钻井平 台海水冷却系统用材料。

进一步地，RE单质包括Dy、Ce，Dy、Ce在原料中的质量百 分比为Dy：0.10％～0.40％、Ce：0.10％～0.40％。

进一步地，步骤S02中，烧结的温度为960℃～970℃时，RE 的组成为Ce。

进一步地，步骤S02中，所述烧结的温度为970℃～980℃时， RE的组成为Ce和Dy。

进一步地，步骤S03中，所述熔融金属冷却速率为70℃/min～80 ℃/min。

进一步地，步骤S04中，所述惰性气体为氖气或氪气。

进一步地，步骤S04中，所述加压的条件为80Mpa～100Mpa。

根据本发明的另一目的，在于提供一种用于海洋钻井平台海水 冷却系统的合金材料，采用上述任一种制备方法制备而成。