一种海洋钻井平台舱底水系统用合金材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于侣基合金领域，具体设及一种海洋钻井平台舱底水系统用合金材料及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 2008年金融危机爆发，全球石油需求下降，油价大幅下跌。在资金短缺和利润空间 下降的压力下，石油公司逐步缩减了海洋油气上游投资，海洋钻井作业量大幅减少，从而导 致许多浅水及中深水钻井平台闲置，日费率相应下降。同时，新一轮建造平台的高峰加剧了 运种市场低迷的情况，并加快了平台的更新换代。随着油价的回升，各大石油公司加大了海 洋油气上游投资的力度，浅海和中深海平台市场出现回暖的迹象。深水钻井平台受金融危 机影响较小，市场需求一直保持旺盛。适合深水、超深水和极地等恶劣环境的钻井平台是未 来海洋钻井平台市场发展的一个主要趋势。
[0003] 海洋钻井平台舱底水系统是海洋钻进平台的重要组成部分，舱底水系统是平台上 的一个关系安全的关键系统，作用是为了排出各个舱室的含油污水，把运些污水收集在一 个独立舱室中，然后通过处理后，使得污水里面的含油量极少后，然后排到大海里面去，或 者排放到平台的服务船上去。W此来避免海洋环境的污染。或者说是减少对海洋的污染。因 此，海洋钻井平台的舱底水系统结构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，但是国内外对于海洋钻井平台的研发还在不断探索，对于海洋钻井平台 的舱底水系统用的合金材料的选用还没有统一的标准，各种合金性能差别很大，给海洋钻 井平台设计制造人员带来了很大的麻烦，如何选择和制造优良的适合海洋钻井平台的舱底 水系统结构材料，是当前一个急需解决的问题。
【发明内容】
[0004] 为了克服上述不足，本发明的目的在于提供一种海洋钻井平台舱底水系统用合金 材料及其制备方法，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±金属，能够有效地解决上述问题。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采取如下的技术方案： 一种海洋钻井平台舱底水系统用合金材料，所述合金材料的原料成分及其质量百分比 为：C: 0.0~0.10〇/〇，Μη: 0.80〇/〇~1.50〇/〇，Co: 0.3〇/〇~0.4〇/〇，Zn: 0.3〇/〇~0.4〇/〇，B: 0.3〇/〇~0.4〇/〇，Si : 1.0〇/〇~ 2.0%，Cr: 16.0%~18.0%，Ni : 27.5%~30.5Mo: 2.0%~3.0%，Cu: 3.0%~4.0%，RE: 0.40%~1.0%，其余 为A1。
[0006] 进一步的，RE 包括，Gd: 0.2%~0.50%，Tb: 0.20%~0.50〇/〇。
[0007] 进一步的，所述合金材料的原料成分及其质量百分比为:C: 0.07%，Μη: 1.50%，Co: 0.35%，Zn:0.40%，B:0.3%，Si:1.50%，Cr:16.0%，Ni:30.0%，M〇:3.0%，Cu:3.0%，Gd:0.30%，Tb: 0.40%，其余为八1。
[000引 W下，对本发明中采用的合金的成分组成的限定理由进行说明，成分组成中设及 的%指质量％。
[0009] C:0.04%~0.10%，碳是一种常见的侣合金细化剂，晶粒细化能够显著提高侣合金的 力学性能，有利于减少缩松缺陷，降低合金的热裂倾向，缩短合金晶界析出相的扩散距离。 为适应海洋条件及作业要求效果，本发明将海洋钻井平台舱底水系统用材料中C含量规定 为0.04%~0.10%，优选为0.07〇/〇。
[0010] Μη: 0.80%~1.50%，Mn是一种弱脱氧剂合金中添加 Μη，不但有利于合金的抗蚀性，而 且还能使合金的强度提高，并能降低热裂纹倾向，改善合金的抗腐蚀性能和焊接性能。随着 Μη含量增加，合金强度有所提高，为适应海洋钻井平台舱底水系统的具体实际的特殊需求， 本发明将Μη含量规定为0.80%~1.50%，优选为1.50%。
[0011] Co: 0.30%~0.40%，钻的作用是提高合金硬度和强度，同时有良好的初性，但使伸长 率有所降低。为适应海洋条件及海洋钻井平台舱底水系统的特殊需求，本发明将Co含量规 定为0.30%~0.40%，优选为0.35%。
[0012] Zn: 0.30%~0.40%，化可提高侣合金的力学性能，但是过高的Zn含量会减弱侣合金 的抗腐蚀性能;为适应海洋条件及海洋钻井平台舱底水系统的特殊需求，本发明将Zn含量 规定为0.30%~0.40%，优选为0.40%。
[001引 Si : 1.0%~2.0%，Si可提高侣合金的耐热性和耐蚀性，降低初性和塑性;在侣合金中 能降低烙点，改善流动性。为适应海洋条件及海洋钻井平台舱底水系统的特殊需求，本发明 将Si含量规定为1.0%~2.0%，优选为1.50%。
[0014] 吐：16.0%~18.0%，化在侣合金中，铭能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低 塑性和初性。铭又能提高侣合金的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是侣合金的重要合金元素。为 适应海洋条件及海洋钻井平台舱底水系统的特殊需求，本发明将Cr含量规定为16.0%~ 18.0%，优选为 16.0%。
[0015] Ni : 27.5%~30.5%，儀在侣合金中能提高合金的强度和硬度，降低耐蚀性，提高合金 的焊接性能。为适应海洋条件及海洋钻井平台舱底水系统的特殊需求，本发明将材质中Μ 含量规定为27.5%~30.5%，优选为30.0%。
[0016] Mo: 2.0%~3.0%，低含量的Mo能提高侣合金的强度和硬度；降低侣合金的临界冷却 速度，提高侣合金的泽透性;提高侣合金的耐热性和高溫强度，为适应海洋条件及海洋钻井 平台舱底水系统的特殊需求，本发明将材质中Mo含量规定为2.0%~3.0%，优选为3.0%。
[0017] 化:3.0%~4.0%，铜能提高合金的强度和初性，特别是大气腐蚀性能。为适应海洋条 件及海洋钻井平台舱底水系统的特殊需求，本发明将Cu含量规定为3.0%~4.0%，优选为 0.50%〇
[0018] RE: 0.40%~1.0%，稀±元素加入合金中，能够提高合金材料的机械强度和抗腐蚀 性，使合金烙铸时增加成分过冷，细化晶粒，减少二次晶间距，减少合金中的气体和夹杂，并 使夹杂相趋于球化。还可降低烙体表面张力，增加流动性，有利于诱注成锭，对工艺性能有 着明显的影响;稀±金属还能消除磁场及复杂的水文环境对海洋钻井平台舱底水系统的不 良影响，从而提高了海洋钻井平台的使用寿命;同时在承力相同的条件下，明显减轻结构件 重量。为适应海洋条件及海洋钻井平台舱底水系统的特殊需求，本发明将材料中RE含量规 定为 0.40%~1.0%，包括，Gd: 0.2%~0.50%，Tb: 0.20%~0.50%;优选为 Gd: 0.30%，Tb: 0.40%。在本 发明中使用的稀±金属含量较少，但是能够起到很好的消磁和增加合金强度、耐磨性的作 用，有利于降低成本。
[0019] 本发明的另一个目的，在于提供一种海洋钻井平台舱底水系统用合金材料的制备 方法，包括如下制作步骤： 步骤a、将待烙炼的A1、Mn、Co、ai、Cr、Ni、1〇、〇1、1?6按照材料成分比例，加入水冷铜相 蜗的真空室内，抽真空，在烧结溫度为870°C~900°C条件下烙融； 步骤技、在金属烙融的条件下按照材料成分比例加入C、B、Si，并保溫30min~60min，揽 拌均匀； 步骤C、在惰性气体加压条件下冷却至室溫得到海洋钻井平台舱底水系统用材料。
[0020] 进一步的，步骤a中，烧结的溫度为870°C~890°C时，RE的组成为Gd或化。
[0021] 进一步的，步骤a中，烧结的溫度为890°C~900°C时，RE的组成为Gd和化。
[0022] 进一步的，步骤?中，冷却的速率为50°C/min~60°C/min。
[0023] 进一步的，步骤ε中，惰性气体为氮气或氮气。
[0024] 进一步的，步骤e中，加压的条件为lOOMpa~120Mpa。
[0025] 本发明的优点是： 本发明所提供的海洋钻井平台舱底水系统用合金材料成品，制备的材料有良好的抗 磁、抗腐蚀、耐压、不易形变、质量轻的性能。
【具体实施方式】
[0026] W下给出本发明的具体实施例，用来对本发明作进一步详细说明。
[0027] 实施例