阅读说明：本技术 深海连接器用25%Cr大壁厚超级双目不锈钢锻件的生产工艺 (Production process of 25% Cr large-wall-thickness super binocular stainless steel forging for deep sea connector ) 是由 葛辉 周勇 于 2021-07-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种深海连接器用25％Cr大壁厚超级双目不锈钢锻件的生产工艺：下料：取化学成分及重量百分比为：C:≤0.03、Si:≤1.0、Mn:≤1.0、S:≤0.01、P:≤0.03、Cr:24～26、Ni:6～8、Mo:3～4、Cu:0.5～1.0、W:0.5～1.0、N:0.2～0.3、PREN:40～45的钢坯为原料,其中,PREN＝％Cr+3.3x(％Mo+0.5％W)+16x％N；锻造；固溶退火；无损探伤及机械加工。本发明的优点在于：在壁厚达到360mm以上,最大热处理状态厚度200mm的探伤合格时,还能满足机械性能、屈服强度、低温冲击韧性及耐腐蚀性能测试。(The invention discloses a production process of a 25% Cr large-wall-thickness super binocular stainless steel forging for a deep sea connector, which comprises the following steps: blanking: taking the following chemical components in percentage by weight: c is less than or equal to 0.03, Si is less than or equal to 1.0, Mn is less than or equal to 1.0, S is less than or equal to 0.01, P is less than or equal to 0.03, Cr is 24-26, Ni is 6-8, Mo is 3-4, Cu is 0.5-1.0, W is 0.5-1.0, N is 0.2-0.3, and PREN is 40-45, wherein PREN is Cr +3.3x (% Mo + 0.5% W) +16 x% N; forging; solution treatment annealing; nondestructive inspection and machining. The invention has the advantages that: when the wall thickness reaches more than 360mm and the flaw detection of the maximum heat treatment state thickness of 200mm is qualified, the mechanical property, yield strength, low-temperature impact toughness and corrosion resistance test can be met.)

深海连接器用25％Cr大壁厚超级双目不锈钢锻件的生产工艺

技术领域

本发明涉及深海高端装备用高性能锻件材料应用领域，尤其涉及深海连接器用25％Cr大壁厚超级双目不锈钢锻件的生产工艺。

背景技术

我国是油气进口大国，长期依赖进口会限制我们国家的发展。幸运的是我们拥有广阔的领海，海洋底下就是急待开发的“宝藏”。我国水下油气生产系统技术研究起步相对较晚，长期以来，国内海上油气田所用水下装备多依赖进口，采购和维护成本高，供货周期长，极大地限制了我国海洋油气田开发事业的进展。中国目前主流的牌号仍为F51,F60(UNSS31803,UNS S32205)类的传统双相不锈钢，超级双相不锈钢有少量的生产和应用，且壁厚较小。

超级双相不锈钢A182 F53属于25Cr-7Ni-4Mo-N[2]的高合金钢，超级双相不锈钢A182 F55属于25Cr-7.5Ni-3.5Mo-N-Cu-W[2]的高合金钢。其最终热处理过程控制的好坏，是影响锻件质量最为重要的因素。对于F53和F55来讲，在320～955℃的温度范围内，材料内很容易产生大量有害的金属间化合物(σ相)，在F53和F55中，需要提高PREN值来防止海水的腐蚀，但是，随着Cu,W等合金含量的增加会使材料中形成有害的σ相的风险增加，有害的σ相的增加，尤其在生产壁厚达到300mm的锻件时，锻件在锻造过程中和热处理中容易引起开裂，而且锻件的屈服强度低于550MPa,(零下)-46℃的低温冲击韧性及腐蚀容易发生测试不合格。

发明内容

为了解决超级双目不锈钢在生产壁厚超过300mm的锻件时容易出现开裂、机械性能不合格的情况，本发明提供了一种涉及深海连接器用25％Cr大壁厚超级双目不锈钢锻件的生产工艺，通过改进锻造工艺及热处理工艺来降低锻件出现开裂的情况，并保证锻件的机械性能符合高级别要求。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：深海连接器用25％Cr大壁厚超级双目不锈钢锻件的生产工艺，其生产步骤如下：

a、下料：取化学成分及重量百分比为：C:≤0.03、Si:≤1.0、Mn:≤1.0、S:≤0.01、P:≤0.03、Cr:24～26、Ni:6～8、Mo:3～4、Cu:0.5～1.0、W:0.5～1.0、N:0.2～0.3、PREN:40～45的钢坯为原料，其中，PREN＝％Cr+3.3x(％Mo+0.5％W)+16x％N；

b、锻造：将钢坯置入锻造炉中，先将钢坯从室温加热至300℃并保温，保温时长≥2h，再将300℃的钢坯加热至750℃并保温，保温时长≥1h，最后将750℃的钢坯加热至1180±10℃并保温，保温时长≥5h，然后对钢坯进行锻造，将钢坯锻造成连接器锻件，在锻造过程中，始锻温度为1180±10℃，终锻温度为1040±10℃，在锻造过程中控制拔长比＞2:1、镦粗比＞2.5:1及总锻造比＞5:1，锻造完成后通过水冷将至室温；

c、固溶退火：先将连接器锻件加热至250℃并保温1h，再将250℃的连接器锻件加热至450℃并保温2h，然后将450℃的连接器锻件加热至1130±10℃并保温，该保温时间控制在＞0.5小时/英寸内(英寸为连接器锻件的最大壁厚尺寸)；最后将连接器锻件在60秒内转移到冷却水中进行快速水冷至32℃以下，在水冷过程中将冷却水温度控制在30℃以内；

d、进行无损探伤及机械加工。

进一步的，前述的深海连接器用25％Cr大壁厚超级双目不锈钢锻件的生产工艺，其中，在下料步骤中，采用电炉+AOD/VODC炉+氩气保护浇铸的冶炼工艺。

进一步的，前述的深海连接器用25％Cr大壁厚超级双目不锈钢锻件的生产工艺，其中，锻造过程中的加热速率控制在不高于150℃/h。

进一步的，前述的深海连接器用25％Cr大壁厚超级双目不锈钢锻件的生产工艺，其中，在固溶退火过程中的加热速率控制在不高于100℃/h。

本发明的优点在于：通过本发明工艺生产的25％CR大壁厚超级双相不锈钢锻件在满足PREN成分控制的要求下，控制了锻造和热处理过程中有害金属间化合物(σ相)的增加，保证了在锻造和热处理后能够得到探伤合格的完整的锻件产品，当25％CR大壁厚超级双相不锈钢锻件的壁厚在达到360mm以上,最大热处理状态厚度200mm的探伤合格(按照API 6APSL3及深水锻件要求)的完整锻件产品时,还能满足机械性能屈服强度≥550MPa,零下-46度低温冲击韧性,硬度,金相及ASTM G48方法A在50度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NORSOKM-650及M-630的高级别标准。在深海管汇或管道连接器使用寿命满足20年不损坏,质量保证完好的状态。

具体实施方式

下面结合优选实施例对本发明所述的技术方案作进一步说明。

本发明所述的深海连接器用25％Cr大壁厚超级双目不锈钢锻件的生产工艺，其生产步骤如下：

a、下料：取化学成分及重量百分比为：C:≤0.03、Si:≤1.0、Mn:≤1.0、S:≤0.01、P:≤0.03、Cr:24～26、Ni:6～8、Mo:3～4、Cu:0.5～1.0、W:0.5～1.0、N:0.2～0.3、PREN:40～45的钢坯为原料，其中，PREN＝％Cr+3.3x(％Mo+0.5％W)+16x％N；然后采用电炉+AOD/VODC炉+氩气保护浇铸的冶炼工艺，以此防止浇铸过程中形成氧化物超标；

b、锻造：将钢坯置入锻造炉中，以不高于150℃/h的加热速率对钢坯进行加热，先将钢坯从室温加热至300℃并保温，保温时长≥2h，再将300℃的钢坯加热至750℃并保温，保温时长≥1h，最后将750℃的钢坯加热至1180±10℃并保温，保温时长≥5h，然后对钢坯进行锻造，将钢坯锻造成连接器锻件，在锻造过程中，始锻温度为1180±10℃，终锻温度为1040±10℃，在锻造过程中控制拔长比＞2:1、镦粗比＞2.5:1及总锻造比＞5:1，锻造完成后通过水冷将至室温；

c、固溶退火：以不高于100℃/h的加热速率对连接器锻件进行加热，先将连接器锻件加热至250℃并保温1h，再将250℃的连接器锻件加热至450℃并保温2h，然后将450℃的连接器锻件加热至1130±10℃，并保温，该保温时间控制在＞0.5小时/英寸内(英寸为连接器锻件的最大壁厚尺寸)；最后将连接器锻件在60秒内转移到冷却水中进行快速水冷至32℃以下，在水冷过程中将冷却水温度控制在30℃以内；

d、进行无损探伤及机械加工。

以本发明所述生产工艺制造出来的深海连接器用25％Cr大壁厚超级双目不锈钢锻件的机械测试结果如下表：