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行业领域

高端装备制造产业

需求背景

井口防喷器作为油气设备的关键部件，对大型深海油气安全生产有至关重要的作用。高端防喷器内腔极为复杂，目前采用锻造+五轴数控加工而成，其制造成本是铸造的3倍以上。目前国内尚无高端防喷器铸造生产技术。研发防喷器铸造技术迫在眉睫。

    研发的产品包括单闸、双闸防喷器，轮廓尺寸约为1400x1000 x1250mm，重量近7吨，材质为ASTM A487 Grade 4，属于高强度中碳低合金钢。项目存在焊接三区窄硬度差（硬度差＜30HB）、内腔狭小空间无法后处理的难点问题。本项目拟研发“两洁净”冶炼工艺（钢水精炼工艺+型腔洁净工艺）、“2+2（两次刚玉粉+两次锆银粉）”刷涂工艺的无缺陷铸造工艺，研发窄硬度差的焊接工艺，突破大壁厚、多孔相交叉大热节防喷器的无缺陷铸造技术、焊接三区窄硬度偏差的控制技术，实现油气井口防喷器的成功研发。

同时，通过本项目的实施，可使我公司成为国内首家成功研制生产大型油井防喷器铸件的企业，不仅可提高公司产品竞争力、丰富公司产品结构，更能填补国内防喷器铸造技术的空白。

需解决的主要技术难题

1、铸件小轮廓、大壁厚、多孔洞，相交叉热节

铸件轮廓尺寸小、壁厚大、热节多，铸造工艺设计冒口时存在冒口间距不够、补缩区域不明确、热节补缩相通等设计问题，在铸造过程中易出现热节厚大部位缩松、冒口根部组织偏析等铸造缺陷，铸造缺陷易导致铸件报废。

2、铸件空间狭小、油槽多、易粘砂、难返修

产品有两层腔室,内腔空间狭小,每层腔室有四层油槽,狭小空间与油槽的复杂结构,在1560℃钢水包围中,易导致型腔内部粘砂。在模拟高温状态下内腔窝角及油槽部位粘砂风险很高,若内腔粘砂,将无法返修导致铸件报废。由于内腔形状复杂,油槽定位不能偏移,木质芯盒结构异常复杂,因此,模型选材必须实木,且芯盒结构必须易填砂,从而保证砂芯尺寸质量。

3、焊接三区窄硬度偏差控制难

产品材质为高碳高强度低合金钢铸件，焊接三区（本体、焊接区、热影响区）硬度范围只有30HB，以现有生产工艺技术能力，难达到产品硬度范围要求。国内市场暂无相关产品性能要求的焊接材料信息。目前需联合焊材厂家进行焊材开发，在优化焊材成分配比的同时，评定最优的焊接工艺参数及焊后热处理温度,保证焊接三区硬度30HB的范围。

期望实现的主要技术目标

1、性能指标

（1）抗拉强度（MPa）≥655；

（2）屈服强度（MPa）≥552；

（3）延伸率（%）≥18；

（4）断面收缩率(%)≥35；

（5）低温冲击功AKv(-29℃)≥27J

（6）本体及焊接区硬度207-237HB，试块硬度217~237HB；

2、NDT指标

（1）MT/UT 合格率100%；

（2）VT合格率 100%

3、尺寸精度

（1）内腔±3mm；

（2）其余CT13；

处理进度