[发明专利]一种深海采油树用耐蚀合金粉末及部件的制备方法

说明书

本发明属于深海耐蚀合金技术领域，具体涉及一种深海采油树用耐蚀合金粉末及部件的制备方法；本发明通过合金成分控制取消碳化物和时效强化机制，从而省略热处理工艺以缩短流程降低成本，同时减少有害原始颗粒边界的形成；采用雾化制粉和热等静压直接成形的工艺路线消除元素偏析和疏松孔洞缺陷从而提高耐蚀性能和力学性能，采用差热分析和粉末快速熔凝试验结合的方式精确确定热工艺参数，大幅度提高合金耐蚀性能、力学性能和可靠性，同时降低成本，实现深海采油树HH级高品质耐蚀合金部件的制备，为我国高端深海海洋工程用材提供支撑。

技术领域

本发明属于深海耐蚀合金技术领域，具体涉及一种深海采油树用耐蚀合金粉末及部件的制备方法。

背景技术

随着国民经济和国防工业的快速发展，能源供应的矛盾日趋突出，保证石油供应成为国家安全和经济发展的必要条件。当前，由于国内陆上石油资源经过多年开采已趋近饱和，而海洋蕴藏着极为丰富的油气资源，其中有70%的未开发资源蕴藏于深水区域。因此我国海洋资源的开发、油气田开采必须逐渐向深井、高腐蚀环境方向发展。随着服役环境越来越苛刻相关油气装置将处于极端恶劣的环境：包括高温、高压以及H₂S、Cl^-、CO₂和盐等腐蚀介质。同时石油作为海洋环境的主要污染物，一旦发生泄漏和井喷事故对海洋及近岸环境必然造成不可逆的生态和社会危害，如美国墨西哥湾钻井平台失火爆炸事件。因此昂贵的维修费用、更长的使用寿命需求以及更恶劣的腐蚀环境导致对材料的性能、可靠性和稳定性要求越来越高。

我国在深海油田钻采技术和装备方面与发达国家相比还存在较大的差距，国外目前钻探最大水深超过 3000米，而我国国产设备能力仅为 500米，尤其是油气资源储存量巨大的南海海域的钻采装备的关键设备仍然依赖进口。研制拥有我国自主知识产权的海洋油气勘探开发装备及关键材料，是推动技术发展和保障我国能源安全的有效途径。水下采油树是深海钻采的核心装备，近年来，国内开展了以水下采油树关键材料和部件为突破口的研制工作。在研制过程中遇到了采油树部件偏析程度高、成分不均匀导致的抗蚀性能不稳定、工艺流程长成本高耗时多、疏松孔洞不易控制和力学性能下降等问题。

发明内容：

本发明针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种深海采油树用耐蚀合金粉末及部件的制备方法，其目的为了解决传统方法制备深海采油树耐蚀合金部件偏析程度高、耐蚀性不稳定、长流程、疏松孔洞不易控制和力学性能下降等问题，大幅度提高合金耐蚀性能、力学性能和可靠性，同时降低成本，实现深海采油树高品质耐蚀合金部件的制备，为我国高端深海海洋工程用材提供支撑。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种深海采油树用耐蚀合金粉末及部件的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、采用真空感应熔炼制备耐蚀合金母合金锭，取消合金中的碳化物和γ′沉淀强化；

步骤二、采用真空感应熔炼将耐蚀合金母合金锭重熔，在雾化制粉炉中通过雾化制粉的方式制备耐蚀合金粉末；

步骤三、通过机械振动筛将制备的耐蚀粉末筛分；

步骤四、将筛分后的耐蚀合金粉末装入不锈钢包套中，振实、除气和封焊；

步骤五、通过差热分析和粉末快速熔凝试验结合的方式确定热等静压工艺参数，将耐蚀合金粉末包套放入热等静压机中热等静压直接固结成形；

步骤六、车削加工掉包套表面的不锈钢外壁，将固结成形后的耐蚀合金加工成零部件和试样，试样进行金相检查、耐蚀性能和力学性能测试。

所述步骤一中的的取消碳化物和γ′沉淀强化是通过不添加C元素和Al、Ti元素实现的。

所述步骤二耐蚀合金粉末筛分前需经同步辐射XRD检测碳化物和Υ‘沉淀强化相。

所述步骤二中的粉末粒度范围为1-355μm。