[发明专利]一种高强度微合金钢、水下油气管线快速连接器及制造方法

说明书

本发明公开了一种高强度微合金钢、水下油气管线快速连接器及制造方法，制造加热温度≤1180℃，保温时间按照0.5小时/英寸‑1.5小时/英寸；加热温度≤1180℃；采用液压机WHF锻造法+锻锤FM锻造法将钢锭进行横向纵向三次反复镦拔，单次锻造比＞2，整个锻造过程温度控制在900‑1180℃；热处理，采用960℃正火，920℃淬火，610℃回火，保温时间1.0小时/英寸。本发明的有益效果是通过成分设计、锻造及热处理工艺优化制造的特大壁厚快速连接器锻件具备非常优良的可焊性和低温性能，解决了现有材质生产的快速连接器造成深海油气生产设备及输送管线设计结构复杂，工序繁琐，施工困难，运营维护成本高等问题。

技术领域

本发明属于海洋油气生产设备技术领域，尤其涉及一种高强度微合金钢、水下油气管线快速连接器及制造方法。

背景技术

作业水深超过1500米的超深海油气生产设备及输送管线的快速连接器，属于主体核心部件。现有技术中，快速连接器锻件材料一般采用美标ASTM A182 F22级别材料或小壁厚普通F65级别材料。缺点是，ASTM A182 F22级别材料的可焊性较差，焊接后必须进行焊后热处理，对现场施工造成较大难度并且大幅提高成本；标准F65微合金钢属于低碳钢加以微合金化处理，淬透性较差，即一般在管线大量采用。在石油天然气管线(简称油气管线)领域的管线应用，其锻件壁厚＜100mm。当锻件壁厚超过100mm时，需要综合考虑其可焊性限制(碳当量要求、焊接裂纹敏感系数)，锻件的强韧性超出材料性能极限，产生了不稳定性，导致强度与低温韧性不得予以匹配，极其难以控制。使用普通F65级别材料时，确保冲击性能的情况下，锻件中心位置的屈服强度低于450MPa,相同的结果在意大利某知名深海锻件制造厂同样出现，并且一直没有获得解决方案。当调整工艺保证锻件中心位置屈服强度达到450MPa要求后，低温冲击-29℃和-46℃夏比冲击试验结果出现单个最低不满足要求的现象，其同一组三个冲击值的偏差极大，相差10倍以上。小壁厚普通F65级别材料锻件则造成设备整机结构复杂，安全系数降低，不便于安装及维护，后期维护成本巨大。而锻件需要考虑产品结构设计的标准化与模块化，其材料尺寸的设计和选择不得不面临大壁厚，超临界状态的挑战。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高强度微合金钢、水下油气管线快速连接器及制造方法，通过成分设计、锻造及热处理工艺优化制造的特大壁厚(壁厚＞200mm)快速连接器锻件具备非常优良的可焊性和低温性能，解决现有材质生产的快速连接器造成深海油气生产设备及输送管线设计结构复杂，工序繁琐，施工困难，运营维护成本高等问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高强度微合金钢，其特点是该高强度微合金钢的重量组份包括：C：0.00-0.12％，Si：0.20-0.45％，Mn：1.10-1.40％，P：0.000-0.015％，S：0.000-0.010％，Cr：0.10-0.50％，Ni：0.50-0.99％，Mo：0.15-0.50％，Cu：0.000-0.30％，Ti：0.000-0.025％，Bi：0.000-0.010％，Nb：0.000-0.020％，Al：0.020-0.055％,Sn：0.000-0.015％,V：0.000-0.060％,B：0.0000-0.0005％,Pb：0.000-0.010％,As：0.000-0.020％,Sb：0.000-0.020％,Ca：0.000-0.005％，其余为Fe，碳当量Ce＜0.43。