[發明專利]一種-40℃CTOD≥2毫米的海洋平臺用鋼及其生產方法

有效

• 申請號: 201210209422.0
• 申請日: 2012-06-25
• 公開（公告）號: CN102732781A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 陳顏堂;張開廣
• 申請（專利權）人: 武漢鋼鐵（集團）公司
• 主分類號: C22C38/08
• 分類號: C22C38/08;C22C33/04;C21D8/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 段姣姣

技術領域

本發明涉及低碳低合金高強度工程用鋼及其生產方法，具體屬于一種-40℃CTOD≥2毫米的海洋平臺用鋼及其生產方法。

背景技術

海洋平臺鋼結構處于海浪、海風動載荷狀態。鋼中微裂紋在動載荷的作用下發生擴展，鋼板抵抗裂紋的擴展能力稱為材料的斷裂韌性，以裂紋尖端張開位移CTOD衡量，CTOD值越高，材料的斷裂韌性越好，海洋平臺鋼結構質量越高，使用壽命越長。目前，常用的海洋平臺用鋼對鋼板的斷裂韌性沒有要求，只是要求海洋平臺設計使用壽命≥20年。經計算，一般-40℃CTOD不超過1.5毫米。隨著海洋工程的發展，海洋平臺設計使用壽命則要求提高。然而，建造海洋平臺的鋼板質量及性能直接影響海洋平臺的可靠性和服役壽命。

目前使用的海洋平臺鋼，由于對鋼板的斷裂韌性沒有要求，海洋平臺在使用中，會在颶風的沖擊或冰塊積壓下產生斷裂或傾覆等事故。

經檢索，中國專利申請號為200810033765.X的專利文獻，公開了?“一種TMCP型海洋結構用厚板及其制造方法”，其化學元素組成包括C：0.015～0.18wt％、Mn：0.5～2.0wt％、Si≤0.6wt％、S≤0.003wt％、P≤0.015wt％、?Nb：0.015～0.120wt％、Ti：0.005～0.030wt％、Alt≤0.060wt％、Ca≤0.010wt％、N：?0.003～0.010wt％、O：0.001～0.006wt％，余量為Fe和不可避免的雜質。其存在的不足是：鋼中有害氣體元素N、O含量較高，降低鋼的斷裂韌性和加工性能，且Alt含量較高，Al在鋼中形成的不規則形狀的Al₂O₃劇烈破壞鋼的斷裂韌性。

中國專利申請號為200810119506.9的專利文獻，其公開了“?控軋控冷海洋平臺用鋼及其生產方法”，板坯的化學成分及其含量是：C?0.05～0.09％，Mn?1.20～1.60％，Si?0.20～0.50％，Nb?0.03～?0.05％，Ti?0.010～0.020％，V?0.03～0.06％，S≤0.005％，Als?0.020～?0.040％，P≤0.015％，余量為Fe及雜質。經煉鋼、精煉后采用板坯連鑄、TMCP工藝生產。將按成分冶煉好的鋼水澆鑄成220～250mm厚板坯；將坯料裝入板坯加熱爐加熱，出爐進行軋制。粗軋開軋溫度在1060～1160℃；精軋開軋溫度在840～940℃；終軋溫度在780～820℃；軋制鋼板厚度10～60mm。開始冷卻溫度在760～?810℃；終止冷卻溫度在550～650℃；冷卻速率在10～17℃/s。

上述兩項專利技術不足：鋼中添加了含量較高的Mn，易與鋼中不能除凈的S反應生成易變形夾雜MnS，這樣的夾雜等同于裂紋，顯著降低鋼的斷裂韌性，不足之處之二在于鋼中還添加了合金元素Nb，根據大量實際生產數據顯示，添加Nb的低合金結構鋼中存在沒有熔化的單質Nb塊，不僅導致鋼板質量低劣，還惡化鋼的斷裂韌性。

中國專利申請號為201010281752.1的專利文獻，公開了一種“?屈服強度550Mpa的超高強船體及海洋平臺用鋼及其生產方法”，?其化學成分按重量百分比計為：C0.04～0.07％、Si0.3～0.5％、Mn1.45～1.60％、P≤0.02％、S≤0.005％、Cr0.25～0.4％、Ni0.6～0.8％、Mo0.2～0.3％、V0.04～0.06％、Cu0.6～0.8％、Als0.015～0.045％，其余為Fe及雜質。生產方法是軋制采用兩階段控制軋制和控制冷卻，得到板條狀貝氏體和鐵素體組織。不足之處在于鋼中含有Cu、Cr、Mo、Ni、V等合金元素，添加的合金元素多且復雜，加大了生產難度，降低了生產效率，提高了生產成本。