海上FPSO关键零部件大型锻造双相不锈钢特殊管件制备方法与流程

海上fpso关键零部件大型锻造双相不锈钢特殊管件制备方法
【技术领域】
1.本发明涉及不锈钢管件的技术领域，特别涉及海上fpso关键零部件大型锻造双相不锈钢特殊管件制备方法。

背景技术：

2.fpso即floating production storage and offloading，中文是海上浮式生产储油船。fpso是对开采的石油进行油气分离、处理含油污水、动力发电、供热、原油产品的储存和运输，集人员居住与生产指挥系统于一体的综合性的大型海上石油生产基地。与其它石油生产平台相比，fpso具有抗风浪能力强、适应水深范围广、储/卸油能力大，以及可转移、重复使用的优点，广泛适合于远离海岸的深海、浅海海域及边际油田的开发，已成为海上油气田开发的主流生产方式。
3.fpso是集原油生产、存储、外输等功能于一体的海上原油加工厂，具有抗风浪能力强、适应水深范围广、储卸油能力大以及可转移、重复使用等优点，已成为全球海洋油气开发的主流生产装置。截至目前，我国共运营18艘fpso，数量和总吨位位居世界前列。虽然我国已经具备fpso建设能力，但是关键零部件仍然受限制未能实现成熟技术的国产化。特别是针对不同项目，关键的材质与结构设计非同寻常，面对材料性能与成型难度的巨大挑战，需要从工艺角度进行精细化设计与开发。
4.双相钢材料兼具优良的耐海水腐蚀性能及良好的材料强度与韧性，在海洋平台及fpso等极端海洋工况下得到广泛应用，但由于双相钢的冶炼、锻造、热处理以及加工难度较高，高端大型双相钢管件与大型阀门市场一直由欧美制造业垄断。目前，国内的双相钢管件绝大多数都是小型、轻型、薄壁、纯净度低等一般品质零部件。对于fpso设计寿命30年，15年不进坞等要求，零件的可靠性和质量级别不言而喻。并且对于此项目研发的特殊应用管件(fpso)在海上巨无霸船体上为了设计所需的充分生产效率，尺寸和口径较大，国际较为普遍的成型方式采用hip热等静压制造工艺，虽品质能够满足要求，灵活性较高，但是缺点是生产效率较低、成本极高。

技术实现要素：

5.针对现有技术存在的缺陷，本发明提供海上fpso关键零部件大型锻造双相不锈钢特殊管件制备方法，其通过对指定化学成分配方冶炼，大能力压力锻造技术控制和热处理工艺优化设计，并且通过特殊切削加工工艺，获得锻造的部件壁厚达到380mm以上，复杂结构热处理y型管件各位置探伤合格的完整锻件产品，同时满足机械性能屈服强度≥450mpa，零下-46℃低温冲击韧性、硬度、金相及astm g48方法在50℃三氯化铁溶液下进行24小时耐腐蚀性能测试,质量合格且满足设计使用要求的技术指标和国际先进的深海工程材料标准norsok m-650及iso 17781的高级别标准，保障了材料的充分可靠性并且提高了装备的安全性能与使用寿命。该制备方法通过新生产制造工艺来确保产品符合高标准质量验收条件，避免了开裂，冲击韧性差，难加工等问题，实现技术难题突破。
6.本发明提供海上fpso关键零部件大型锻造双相不锈钢特殊管件制备方法，其包括如下步骤：
7.步骤s1，冶炼工序，其包括采用电炉和aod/vodc炉相结合，以及在氩气气氛保护条件下，对回收料和纯合金料进行浇铸；在冶炼过程中添加适量的含nb元素化合物、适量的含v元素化合物和适量的含co元素化合物；
8.步骤s2，下料工序，来料按照规范严格检验后按照锻造工艺要求的重量锯切下料,去头去尾切除杂质部分。
9.步骤s3，锻造工序，其包括在1020℃-1170℃的温度范围内对所述下料工序得到的产物进行锻造成型处理；
10.步骤s4，粗车工序，机械加工出所有大平面以后需要进行100％超声波探伤，以及表面渗透探伤，确保表面与内在质量。然后按照粗加工工艺卡要求进行粗加工；
11.步骤s5，热处理工序，其包括对所述粗车工序得到的产物依次进行固溶退火处理和水冷处理；
12.步骤s6，性能测试工序，热处理后进行本体取样，随后开展各项测试确认是否达到指标，包含室温拉伸,低温冲击,硬度,金相检验,铁素体含量检验,耐腐蚀性能试验等；
13.步骤s7，切削工序，其包括对所述热处理工序得到的产物进行刀片切削处理，从而得到双相不锈钢特殊管件；
14.步骤s8，终检工序，最终成品进行尺寸检查，外观检查，超声波探伤、渗透探伤以及产品本体铁素体含量测试等，各项最终检验合格后入库待发货。
15.进一步的，在所述步骤s1中，冶炼工序，其包括采用电炉和aod/vodc炉相结合，以及在氩气气氛保护条件下，对回收料和纯合金料进行浇铸；在冶炼过程中添加适量的含nb元素化合物、适量的含v元素化合物和适量的含co元素化合物具体包括：
16.采用电炉和aod/vodc炉相结合，以及在氩气气氛保护条件下，对回收钢材料和含铁纯合金材料进行浇铸；
17.在冶炼过程中添加适量的含nb元素化合物、适量的含v元素化合物和适量的含co元素化合物，使得nb元素的重量占比为0.010％-0.100％，v元素的重量占比为0.020％-0.150％，co元素的重量占比为0.020％-0.150％；
18.并且将冶炼过程中的耐点蚀当量pren控制为pren满足38≤pren《45。
19.进一步的，在所述步骤s3中，锻造工序，其包括在1020℃-1170℃的温度范围内对所述冶炼工序得到的产物进行锻造成型处理具体包括：
20.在1020℃-1170℃的温度范围内对所述冶炼工序得到的产物进行锻造成型，锻造成型的总锻造比》8，锻件成型过程中每次下压量不超过20％，锻造火次间隔中回炉保温时间不低于2h；并且当锻件成型完成后，再进行锻后处理；
21.当完成所述锻造工序后，还对锻造工序得到的锻件进行100％的超声波探伤和表面渗透探伤。
22.进一步的，在所述步骤s5中，热处理工序，其包括对所述粗车工序得到的产物依次进行固溶退火处理和水冷处理具体包括：
23.在对锻件进行热处理之前，对锻件进行二次超声波探伤和表面渗透探伤；
24.在1060℃+/-10℃的固溶温度范围内对所述锻造工序得到的产物进行固溶退火处
理，并且固溶退火处理的保温计算方式采用norsok m650所要求的热壑式热电偶来实现；
25.当完成所述固溶退火处理后在不超过65s的转移时间内对锻件进行水冷处理，从而使锻件温度冷却到32℃以下；
26.当完成热处理后，对锻件进行本体取样，再对取样得到的样品进行室温拉伸,低温冲击，硬度，金相检验，铁素体含量检验，耐腐蚀性能的测试。
27.进一步的，在所述步骤s7中，切削工序，其包括对所述热处理工序得到的产物进行刀片切削处理，从而得到双相不锈钢特殊管件具体包括：
28.当对锻件进行本体取样得到的样品进行的测试合格后，采用未受污染的切削液和刀片进行刀片切削处理；其中，所述刀片切削处理的参数：对锻件的转速为500rmp，切削量为3mm-5mm；在整个刀片切削处理过程中，所使用的夹具始终与铁基材料进行隔离；
29.再将完成切削工序得到的双相不锈钢特殊管件进行尺寸检查，外观检查，超声波探伤、渗透探伤以及产品本体铁素体含量的测试；当测试合格后，再对双相不锈钢特殊管件进行包装。
30.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：该海上fpso关键零部件大型锻造双相不锈钢特殊管件制备方法通过对指定化学成分配方冶炼，大能力压力锻造技术控制和热处理工艺优化设计，并且通过特殊切削加工工艺，获得锻造的部件壁厚达到380mm以上，复杂结构热处理y型管件各位置探伤合格的完整锻件产品,同时满足机械性能屈服强度≥450mpa，零下-46℃低温冲击韧性、硬度、金相及astm g48方法在50℃三氯化铁溶液下进行24小时耐腐蚀性能测试,质量合格且满足设计使用要求的技术指标和国际先进的深海工程材料标准norsok m-650及iso17781的高级别标准,保障了材料的充分可靠性并且提高了装备的安全性能与使用寿命。该制备方法通过新生产制造工艺来确保产品符合高标准质量验收条件，避免了开裂，冲击韧性差，难加工等问题，实现技术难题突破。
【附图说明】
31.图1为本发明提供的海上fpso关键零部件大型锻造双相不锈钢特殊管件制备方法的流程示意图。
【具体实施方式】
32.下面通过具体实施例对本发明所述的海上fpso关键零部件大型锻造双相不锈钢特殊管件制备方法作进一步的详细描述。
33.如图1所示，该海上fpso关键零部件大型锻造双相不锈钢特殊管件制备方法包括如下步骤：
34.步骤s1，冶炼工序，其包括采用电炉和aod/vodc炉相结合，以及在氩气气氛保护条件下，对回收料和纯合金料进行浇铸；在冶炼过程中添加适量的含nb元素化合物、适量的含v元素化合物和适量的含co元素化合物；
35.步骤s2，下料工序，来料按照规范严格检验后按照锻造工艺要求的重量锯切下料,去头去尾切除杂质部分。
36.步骤s3，锻造工序，其包括在1020℃-1170℃的温度范围内对该下料工序得到的产物进行锻造成型处理；
37.步骤s4，粗车工序，机械加工出所有大平面以后需要进行100％超声波探伤，以及表面渗透探伤，确保表面与内在质量。然后按照粗加工工艺卡要求进行粗加工；
38.步骤s5，热处理工序，其包括对该粗车工序得到的产物依次进行固溶退火处理和水冷处理；
39.步骤s6，性能测试工序，热处理后进行本体取样，随后开展各项测试确认是否达到指标，包含室温拉伸,低温冲击,硬度,金相检验,铁素体含量检验,耐腐蚀性能试验等；
40.步骤s7，切削工序，其包括对该热处理工序得到的产物进行刀片切削处理，从而得到双相不锈钢特殊管件；
41.步骤s8，终检工序，最终成品进行尺寸检查，外观检查，超声波探伤、渗透探伤以及产品本体铁素体含量测试等，各项最终检验合格后入库待发货。
42.上述技术方案的有益效果为：该海上fpso关键零部件大型锻造双相不锈钢特殊管件制备方法通过对指定化学成分配方冶炼，大能力压力锻造技术控制和热处理工艺优化设计，并且通过特殊切削加工工艺，获得锻造的部件壁厚达到380mm以上，复杂结构热处理y型管件各位置探伤合格的完整锻件产品,同时满足机械性能屈服强度≥450mpa，零下-46℃低温冲击韧性、硬度、金相及astm g48方法在50℃三氯化铁溶液下进行24小时耐腐蚀性能测试,质量合格且满足设计使用要求的技术指标和国际先进的深海工程材料标准norsok m-650及iso 17781的高级别标准,保障了材料的充分可靠性并且提高了装备的安全性能与使用寿命。该制备方法通过新生产制造工艺来确保产品符合高标准质量验收条件，避免了开裂，冲击韧性差，难加工等问题，实现技术难题突破。
43.优选地，在该步骤s1中，冶炼工序，其包括采用电炉和aod/vodc炉相结合，以及在氩气气氛保护条件下，对回收料和纯合金料进行浇铸；在冶炼过程中添加适量的含nb元素化合物、适量的含v元素化合物和适量的含co元素化合物具体包括：
44.采用电炉和aod/vodc炉相结合，以及在氩气气氛保护条件下，对回收钢材料和含铁纯合金材料进行浇铸；
45.在冶炼过程中添加适量的含nb元素化合物、适量的含v元素化合物和适量的含co元素化合物，使得nb元素的重量占比为0.010％-0.100％，v元素的重量占比为0.020％-0.150％，co元素的重量占比为0.020％-0.150％；
46.并且将冶炼过程中的耐点蚀当量pren满足38≤pren《45。
47.上述技术方案的有益效果为：通过上述方式，采用电炉和aod/vodc炉相结合，以及在氩气气氛保护条件下，对回收料和纯合金料进行浇铸，能够防止浇铸过程中形成氧化物超标；而针对大尺寸双相钢锻造难度大的问题，由于双相钢的热塑性较差，锻造加热火次多，在高温下保温时间必然很长。要防止晶粒长大的问题，需要在添加适量的nb元素和v元素，细化晶粒度同时可以提高强度；其中，nb元素的重量占比为0.010％-0.100％，v元素的重量占比为0.020％-0.150％，能够保证双相不锈钢较高的强度，co元素的重量占比为0.020％-0.150％可以有效提高双相钢的综合强度。控制pren满足38≤pren《45，能够符合耐腐性能对化学成分的基本要求。
48.优选地，在该步骤s3中，锻造工序，其包括在1020℃-1170℃的温度范围内对该冶炼工序得到的产物进行锻造成型处理具体包括：
49.在1020℃-1170℃的温度范围内对该冶炼工序得到的产物进行锻造成型，锻造成
型的总锻造比》8，锻件成型过程中每次下压量不超过20％，锻造火次间隔中回炉保温时间不低于2h；并且当锻件成型完成后，再进行锻后处理；
50.当完成该锻造工序后，还对锻造工序得到的锻件进行100％的超声波探伤和表面渗透探伤。
51.上述技术方案的有益效果为：通过上述方式，当完成该锻造工序后，还对锻造工序得到的锻件进行100％的超声波探伤和表面渗透探伤，能够对锻件进行全面的内部结构检测，有效筛选出存在内部结构损伤的锻件，提高锻件的结构质量。
52.优选地，在该步骤s5中，热处理工序，其包括对该粗车工序得到的产物依次进行固溶退火处理和水冷处理具体包括：
53.在对锻件进行热处理之前，对锻件进行二次超声波探伤和表面渗透探伤；
54.在1060℃+/-10℃的固溶温度范围内对该锻造工序得到的产物进行固溶退火处理，并且固溶退火处理的保温计算方式采用norsok m650所要求的热壑式热电偶来实现；
55.当完成该固溶退火处理后在不超过65s的转移时间内对锻件进行水冷处理，从而使锻件温度冷却到32℃以下；
56.当完成热处理后，对锻件进行本体取样，再对取样得到的样品进行室温拉伸,低温冲击，硬度，金相检验，铁素体含量检验，耐腐蚀性能的测试。
57.上述技术方案的有益效果为：通过上述方式，能够确保锻件的内在质量，便于后续按照相应的粗加工工艺要求进行粗加工处理。
58.优选地，在该步骤s7中，切削工序，其包括对该热处理工序得到的产物进行刀片切削处理，从而得到双相不锈钢特殊管件具体包括：
59.当对锻件进行本体取样得到的样品进行的测试合格后，采用未受污染的切削液和刀片进行刀片切削处理；其中，该刀片切削处理的参数：对锻件的转速为500rmp，切削量为3mm-5mm；在整个刀片切削处理过程中，所使用的夹具始终与铁基材料进行隔离；
60.再将完成切削工序得到的双相不锈钢特殊管件进行尺寸检查，外观检查，超声波探伤、渗透探伤以及产品本体铁素体含量的测试；当测试合格后，再对双相不锈钢特殊管件进行包装。
61.上述技术方案的有益效果为：通过上述方式，能够保证对锻件进行准确的切削，从而保证双相不锈钢特殊管件在外在结构和内在质量均满足相应的条件。
62.通过本技术的制备方法得到的双相不锈钢特殊管件的主要指标参数如下表所示：
[0063][0064][0065]
从上述实施例的内容可知，该海上fpso关键零部件大型锻造双相不锈钢特殊管件制备方法通过对指定化学成分配方冶炼，大能力压力锻造技术控制和热处理工艺优化设计，并且通过特殊切削加工工艺，获得锻造的部件壁厚达到380mm以上，复杂结构热处理y型管件各位置探伤合格的完整锻件产品,同时满足机械性能屈服强度≥450mpa，零下-46℃低温冲击韧性、硬度、金相及astm g48方法在50℃三氯化铁溶液下进行24小时耐腐蚀性能测试,质量合格且满足设计使用要求的技术指标和国际先进的深海工程材料标准norsok m-650及iso 17781的高级别标准,保障了材料的充分可靠性并且提高了装备的安全性能与使用寿命。该制备方法通过新生产制造工艺来确保产品符合高标准质量验收条件，避免了开裂，冲击韧性差，难加工等问题，实现技术难题突破。
[0066]
上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.海上fpso关键零部件大型锻造双相不锈钢特殊管件制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：步骤s1，冶炼工序，其包括采用电炉和aod/vodc炉相结合，以及在氩气气氛保护条件下，对回收料和纯合金料进行浇铸；在冶炼过程中添加适量的含nb元素化合物、适量的含v元素化合物和适量的含co元素化合物；步骤s2，下料工序，来料按照规范严格检验后按照锻造工艺要求的重量锯切下料,去头去尾切除杂质部分。步骤s3，锻造工序，其包括在1020℃-1170℃的温度范围内对所述下料工序得到的产物进行锻造成型处理；步骤s4，粗车工序，机械加工出所有大平面以后需要进行100％超声波探伤，以及表面渗透探伤，确保表面与内在质量。然后按照粗加工工艺卡要求进行粗加工；步骤s5，热处理工序，其包括对所述粗车工序得到的产物依次进行固溶退火处理和水冷处理；步骤s6，性能测试工序，热处理后进行本体取样，随后开展各项测试确认是否达到指标，包含室温拉伸,低温冲击,硬度,金相检验,铁素体含量检验,耐腐蚀性能试验等；步骤s7，切削工序，其包括对所述热处理工序得到的产物进行刀片切削处理，从而得到双相不锈钢特殊管件；步骤s8，终检工序，最终成品进行尺寸检查，外观检查，超声波探伤、渗透探伤以及产品本体铁素体含量测试等，各项最终检验合格后入库待发货。2.如权利要求1所述的海上fpso关键零部件大型锻造双相不锈钢特殊管件制备方法，其特征在于：在所述步骤s1中，冶炼工序，其包括采用电炉和aod/vodc炉相结合，以及在氩气气氛保护条件下，对回收料和纯合金料进行浇铸；在冶炼过程中添加适量的含nb元素化合物、适量的含v元素化合物和适量的含co元素化合物具体包括：采用电炉和aod/vodc炉相结合，以及在氩气气氛保护条件下，对回收钢材料和含铁纯合金材料进行浇铸；在冶炼过程中添加适量的含nb元素化合物、适量的含v元素化合物和适量的含co元素化合物，使得nb元素的重量占比为0.010％-0.100％，v元素的重量占比为0.020％-0.150％，co元素的重量占比为0.020％-0.150％；并且将冶炼过程中的耐点蚀当量pren控制为pren满足38≤pren<45。3.如权利要求2所述的海上fpso关键零部件大型锻造双相不锈钢特殊管件制备方法，其特征在于：在所述步骤s3中，锻造工序，其包括在1020℃-1170℃的温度范围内对所述冶炼工序得到的产物进行锻造成型处理具体包括：在1020℃-1170℃的温度范围内对所述冶炼工序得到的产物进行锻造成型，锻造成型的总锻造比>8，锻件成型过程中每次下压量不超过20％，锻造火次间隔中回炉保温时间不低于2h；并且当锻件成型完成后，再进行锻后处理；当完成所述锻造工序后，还对锻造工序得到的锻件进行100％的超声波探伤和表面渗透探伤。
4.如权利要求3所述的海上fpso关键零部件大型锻造双相不锈钢特殊管件制备方法，其特征在于：在所述步骤s5中，热处理工序，其包括对所述粗车工序得到的产物依次进行固溶退火处理和水冷处理具体包括：在对锻件进行热处理之前，对锻件进行二次超声波探伤和表面渗透探伤；在1060℃+/-10℃的固溶温度范围内对所述锻造工序得到的产物进行固溶退火处理，并且固溶退火处理的保温计算方式采用norsok m650所要求的热壑式热电偶来实现；当完成所述固溶退火处理后在不超过65s的转移时间内对锻件进行水冷处理，从而使锻件温度冷却到32℃以下；当完成热处理后，对锻件进行本体取样，再对取样得到的样品进行室温拉伸,低温冲击，硬度，金相检验，铁素体含量检验，耐腐蚀性能的测试。5.如权利要求4所述的海上fpso关键零部件大型锻造双相不锈钢特殊管件制备方法，其特征在于：在所述步骤s7中，切削工序，其包括对所述热处理工序得到的产物进行刀片切削处理，从而得到双相不锈钢特殊管件具体包括：当对锻件进行本体取样得到的样品进行的测试合格后，采用未受污染的切削液和刀片进行刀片切削处理；其中，所述刀片切削处理的参数：对锻件的转速为500rmp，切削量为3mm-5mm；在整个刀片切削处理过程中，所使用的夹具始终与铁基材料进行隔离；再将完成切削工序得到的双相不锈钢特殊管件进行尺寸检查，外观检查，超声波探伤、渗透探伤以及产品本体铁素体含量的测试；当测试合格后，再对双相不锈钢特殊管件进行包装。

技术总结

本发明提供了海上FPSO关键零部件大型锻造双相不锈钢特殊管件制备方法，其通过对指定化学成分配方冶炼，大能力压力锻造技术控制和热处理工艺优化设计，并且通过特殊切削加工工艺，获得锻造的部件壁厚达到380mm以上，复杂结构热处理Y型管件各位置探伤合格的完整锻件产品,同时满足机械性能屈服强度≥450MPa，零下-46℃低温冲击韧性、硬度、金相及ASTM G48方法在50℃三氯化铁溶液下进行24小时耐腐蚀性能测试,质量合格且满足设计使用要求的技术指标和国际先进的深海工程材料标准NORSOK M-650及ISO 17781的高级别标准,保障了材料的充分可靠性并且提高了装备的安全性能与使用寿命。可靠性并且提高了装备的安全性能与使用寿命。可靠性并且提高了装备的安全性能与使用寿命。