[發明專利]一種高性能海洋平臺用鋼及其生產方法

有效

• 申請號: 201210182698.4
• 申請日: 2012-06-05
• 公開（公告）號: CN102732789A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 韋明;李紅文;呂建會;劉丹;華小和;胡麗周
• 申請（專利權）人: 舞陽鋼鐵有限責任公司;河北鋼鐵集團有限公司
• 主分類號: C22C38/14
• 分類號: C22C38/14
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 牛愛周

技術領域

本發明屬于鋼板的制造技術領域，具體涉及一種高性能海洋平臺用鋼及其生產方法。

背景技術

在我國海油氣資源開發，海洋工程裝備制造業是為海洋開發提供裝備的戰略性產業。預計到2020年全球海洋工程裝備市場投資將超過1200億元，其中平臺及海洋工程船舶投資約700億元，深水裝備投資占45%以上。荔灣、荔水、番禹巨濤、勝寶旺等項目，為中海油南海深水天然氣開發項目，可采儲量為4~6萬億立方英尺天然氣，是我國自主開發設計的首個深水自升式海洋平臺，此類用鋼每年需求量在10萬噸以上。目前的海洋平臺用鋼強度和低溫韌性等性能都相對比較小，影響了此類鋼板的使用。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種具有良好的強韌性及焊接性能良好的8~100mm高性能海洋平臺用鋼。

同時，本發明的目的還在于提供一種8~100mm高性能海洋平臺用鋼的生產方法。

為了實現上述目的，本發明的技術方案在于采用了一種高性能海洋平臺用鋼，由以下重量百分比的化學成分組成：C：0.11%~0.13%，Si：0.20%~0.50%，Mn：1.45%~1.55%，P≤0.012%，S≤0.003%，V：0.035%~0.045%，Nb：0.025%~0.030%，Ti≤0.050%，Al：0.020%~0.050%，余量為Fe和不可避免的雜質。所述的鋼板厚度為8~40mm。

一種高性能海洋平臺用鋼，由以下重量百分比的化學成分組成：C：0.10%~0.12%，Si：0.20%~0.50%，Mn：1.50%~1.60%，P≤0.012%，S≤0.003%，V：0.070%~0.075%，Nb：0.030%~0.040%，Ti≤0.050%，Al：0.020%~0.050%，余量為Fe和不可避免的雜質。所述的鋼板厚度為40~100mm。

各元素在本鋼種中的作用是：

碳(C)：鋼中含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和沖擊性降低,且會影響鋼的焊接性能及韌性(時效性能等)。因此針對兩種厚度范圍，規定了8～40mm，C：0.11%~0.13%；40～100mm，C：0.10%~0.12%。

硅(Si)：在煉鋼過程中作為還原劑和脫氧劑，同時Si也能起到固溶強化作用，但超過0.5%時，會造成鋼的韌性下降，降低鋼的焊接性能。

錳(Mn)：錳成本低廉，能增加鋼的韌性、強度和硬度，提高鋼的淬透性，改善鋼的熱加工性能；錳量過高，對于大厚度鋼板易出現中心偏析。在本鋼種中，錳主要作用為提高強度。針對兩種厚度范圍，規定了8～40mm，Mn：1.45%~1.55%；40～100mm，Mn：1.50%~1.60%。

磷(P)、硫(S)：一般情況下，磷和硫都是鋼中有害元素，增加鋼的脆性。磷使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞；硫降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋；因此應盡量減少磷和硫在鋼中的含量。對于平臺鋼來說，由于標準對磷(P)、硫(S)要求更加嚴格，因此在設計成分時就規定：P≤0.012%，S≤0.003%，

鈮(Nb)：在加熱、軋制過程中，鈮元素與碳、氮形成的析出相在高溫階段穩定存在或者溶于奧氏體中的微合金元素在高溫階段的固溶拖曳作用，從而阻礙再結晶晶粒粗化。高溫階段存在的細小析出相釘扎在晶界，對晶界的移動有明顯的阻礙作用；晶界移動與第二相質點交割時，這種相互作用會吸收界面能量，從而延遲界面的移動，阻止奧氏體晶粒的長大，細化晶粒，從而提高強度和韌性。一般鋼種加入0.020%~0.050%鈮元素就可以滿足，加入多了會造成浪費。

釩(V)：釩在鋼中主要起固溶強化和析出強化作用，強化基體，提高鋼板的強度。由于釩價格相對其他合金便宜，通過加入適量的釩就可以提高強度，不用加入更加昂貴的合金，如：鉬(Mo)，鈦(Ti)等。一般釩加入適量根據鋼板厚度不同而增加，小于40mm鋼板，加入量為0.035%~0.045%；大于40mm鋼板，加入量為0.070%~0.075%就可以滿足要求了。

鈦(Ti)：鋼在使用過程中，經常要進行焊接，焊接接頭是其薄弱環節，特別是熱影響區，最易在此破壞。在鋼中添加微量的鈦，可以將不純物質如氧、氮、硫等固定起來，從而改善鋼的可焊性；其次，由于其微觀質點的作用，例如TiN在高溫下的未溶解性，可阻止熱影響區晶粒的粗化，提高熱影響區的韌性，從而改善鋼的焊接性能。一般由于厚板晶粒較大，加入適量的鈦可以提高焊接性能和實效性能，加入量不超過0.050%，薄板(8～80mm)一般不加。