摘 要:針對某深水管道連接器 A694F65鋼沖洗壓力帽鍛件,在滿足標準要求的前提下,設(shè)計了 兩種不同化學成分即合金元素存在微量差異的鍛材方案,采用相同的鍛造和熱處理工藝進行加工制 造,對兩種鍛件產(chǎn)品進行力學性能測試和金相檢驗。結(jié)果表明:為保證可焊性,在考慮碳當量的同時, 降低碳、錳含量,提高鉻、鎳和鉬等合金元素含量,鍛件的顯微組織為所需的貝氏體+鐵素體,非金屬 夾雜物含量較低,材料強度滿足產(chǎn)品設(shè)計要求;鍛件低溫沖擊韌度滿足產(chǎn)品設(shè)計要求,在-46 ℃和 -18℃溫度下的沖擊韌度測試結(jié)果差異較大,隨著測試溫度的升高,沖擊韌度測試結(jié)果的穩(wěn)定性提升。
關(guān)鍵詞:深水管道連接器;化學成分;鍛件;力學性能;沖擊韌度
中圖分類號:TG115 文獻標志碼:A 文章編號:1001-4012(2022)03-0018-05
水下生產(chǎn)系統(tǒng)已成為一種主流的深水油氣開發(fā) 系統(tǒng)[1]。我國關(guān)于水下生產(chǎn)系統(tǒng)的研究起步較晚,目 前海上油氣田所用的水下設(shè)備多依賴于進口,設(shè)備采 購和維護成本高,供貨周期長,極大限制了我國海洋 石油工業(yè)的發(fā)展。深水管道連接器是深水油氣資源 開發(fā)的關(guān)鍵器械之一[2-3],該器械具有安裝便捷、可靠 性高等特點[4-5]。管道連接器按工作原理可分為螺栓 法蘭式、卡箍式和卡爪式三類[6-10],其中,卡箍式連接 器因結(jié)構(gòu)簡單、體積小、連接可靠性高、安裝和拆卸簡便,應(yīng)用最廣泛[11]。深水管道連接器的核心部件一 般采用鍛件,因為鍛件的力學性能一般優(yōu)于相同材料 鑄件的力學性能。與陸地用鍛件相比,水下用鍛件對 材料的力學性能和穩(wěn)定性要求更高[12],同時需兼顧 其易加工性、易焊接性和經(jīng)濟性等多方面因素[13]。
ASTM A694/A694M - 2016 Standard SpecificationforCarbonandAlloySteelForgings forPipeFlanges,Fittings,Valves,andPartsfor High-pressureTransmissionService 標 準 只 對 水 下用鍛件的碳、硅、錳、磷和硫元素進行了非常寬泛 的范圍限制,DNVGL-RP-0034SteelForgingsfor SubseaApplications僅對有害 元 素 和 殘 余 元 素 進 行了限制,其 余 元 素 的 限 制 參 照ISO10423:2009 (Modified ) Petroleum and Natural Gas Industries-Drilling and Production EquipmentWellheadandChristmasTreeEquipment 和ISO 13628-4(Identical) Design and Operation of Subsea Production Systems-Part 4: Subsea WellheadandTreeEquipment的設(shè)計準則。深水 管道連接器核心部件的化學成分設(shè)計需綜合考慮強 度、韌性、焊接性、耐蝕性、抗疲勞性和經(jīng)濟成本等方 面,其材料普遍為非標材料或改良材料。
某盲孔結(jié)構(gòu)深水管道連接器 A694F65鋼沖洗 壓力帽鍛件的壁厚約為73.3cm(22in),其結(jié)構(gòu)示 意見圖1,在其化學成分滿足 ASTM A694/A694M -2016及 DNVGL-RP-0034標準對水下用鍛件的 技術(shù)要求的前提下,筆者設(shè)計了兩種不同化學成分 即合金元素存在微量差異的沖洗壓力帽鍛件,采用 相同的鍛造和熱處理工藝進行加工制造,對兩種設(shè) 計成分的鍛件成品進行力學性能測試和金相檢驗, 以驗證設(shè)計的合理性。
