[發(fā)明專利]抗疲勞性能優(yōu)良的海洋平臺耐火鋼及其生產(chǎn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310160484.1
• 申請日: 2013-05-03
• 公開（公告）號: CN103243261A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳顏堂;郭斌;張開廣;劉文斌;童明偉;李書瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢鋼鐵（集團）公司
• 主分類號: C22C38/12
• 分類號: C22C38/12;C21C7/04;C21D8/00
• 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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種海洋鉆井平臺耐火結(jié)構(gòu)鋼材及其制造方法，屬低碳低合金高強鋼制造領(lǐng)域，具體屬于一種抗風浪疲勞性能優(yōu)良的用于建造固定式、半潛式、自升式海洋鉆井平臺、大型遠洋石油運輸船舶等耐火鋼種及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

開采海洋石油、天然氣等資源而建造的海洋鉆井平臺等大型海洋工程鋼結(jié)構(gòu)，長期服役在海洋水域，不能定期到陸地船塢進行維護檢修，由于海洋平臺鋼結(jié)構(gòu)始終處于海洋風浪環(huán)境，因此對鋼材抗風浪疲勞性能要求苛刻，普通的結(jié)構(gòu)鋼材不能滿足大型海洋平臺等工程技術(shù)要求，因為普通鋼材的抗風浪疲勞性能和耐高溫性能較差。鋼中夾雜顆粒如MnS等的大小及形態(tài)對鋼的抗風浪疲勞性能影響較大，MnS屬易變形夾雜，在鋼板軋制過程中，沿軋制方向發(fā)生變形，形成面積較大的扁平狀夾雜，這些大的夾雜割斷了鋼中鐵原子間的結(jié)合鍵，在局部形成了微裂紋，由于外界風浪不停的作用，這些裂紋就會發(fā)生擴展即疲勞裂紋擴展，如果疲勞裂紋擴展速率較快，就會影響海洋平臺等鋼結(jié)構(gòu)的安全，因此，對于長期不間斷受到風浪作用的海洋工程鋼結(jié)構(gòu)用鋼，需嚴格控制鋼中MnS等夾雜的數(shù)量及大小。

另外，海洋鉆井平臺都與石油、天然氣等易燃物資密切相關(guān)，一旦發(fā)生火災，將會造成重大生命、財產(chǎn)、海洋生態(tài)等直接損失，間接損失還包括旅游業(yè)、海洋養(yǎng)殖業(yè)等。目前技術(shù)因其耐高溫溫度較低（一般低于750℃）和/或高溫下持續(xù)時間不長（一般小于3小時）而不能滿足現(xiàn)代大型海洋平臺建造要求。本發(fā)明的目的在于提供一種抗風浪性能優(yōu)良的海洋鉆井平臺耐火結(jié)構(gòu)鋼材及其制造方法，模擬風浪載荷三點彎曲疲勞次數(shù)達150～200萬次，且具有良好的耐火性能，800℃環(huán)境中鋼材下屈服強度ReL不低于室溫屈服強度的80％，持續(xù)時間5.0～7.0小時，用于建造大型海洋鉆井平臺等鋼結(jié)構(gòu)工程。

在本申請以前，中國專利申請CN201110355557.3公布了“一種大厚度海洋工程用鋼板及其生產(chǎn)方法”，鋼板由以下重量百分含量的組分組成：C：0.07％～0.09％，Si：0.15％～0.40％，Mn：1.40％～1.50％，P≤0.012％，S≤0.005％，Ni：0.60％～0.70％，Nb：0.030％～0.040％，Al：0.020％～0.045％，Mo：0.13％～0.17％，V：0.04％～0.05％，Ti：0.012％～0.020％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。對于鐵基結(jié)構(gòu)鋼材，其耐火性能主要與鋼的化學成分有關(guān)，若鋼中含有足量的耐高溫合金元素如Mo、V、Cr、W、Co、Zr，并采用適當?shù)闹圃旆椒ǎ诮Y(jié)構(gòu)鋼中形成高溫穩(wěn)定的、顆粒細小的、彌散分布的第二相，則該結(jié)構(gòu)鋼具有耐火性能，在高溫下具有足夠的屈服強度，該結(jié)構(gòu)鋼可稱為耐火結(jié)構(gòu)鋼。該項專利技術(shù)不足在于化學成分中添加了較多的Mn，易形成MnS夾雜，降低鋼的抗風浪疲勞性能，縮短鋼結(jié)構(gòu)的疲勞壽命，另外，鋼中含0.60％～0.70％Ni，不僅不能提高鋼的耐火性能，還大幅度增加了生產(chǎn)成本。

另一項中國專利申請CN201210348440.7公開了專利技術(shù)“一種超高強高韌性海洋工程用鋼板及其生產(chǎn)方法”，?該鋼板化學成分按重量百分比計，C：0.06～0.10%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.10～1.65%，P：≤0.010%，S：≤0.0020%，Nb：0.030～0.050%，V：0.020～0.060%，Ti：0.006～0.015%，Ni：0.60～1.30%，Cr：0.30～0.60%，Cu：0.20～0.60%，Mo：0.40～0.60%，Alt：0.020～0.040%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。通過轉(zhuǎn)爐冶煉，爐卷可逆軋機上軋制，通過TMCP工藝，最后進行調(diào)質(zhì)熱處理。本發(fā)明鋼板性能良好，抗拉強度為770～840MPa，屈服強度為710～800MPa，延伸率為16～19%，-40℃低溫橫向沖擊、以及低溫時效沖擊性能≥90J，冷彎性能合格。該專利技術(shù)的不足在于鋼中添加了0.30～0.60%的Cr，在環(huán)境溫度高于600℃時，Cr與鋼中C形成的Cr₂C₃、Cr₃C₇等系列化合物會迅速集聚長大，與基體失去共格關(guān)系，形成孔洞成為宏觀裂紋，惡化鋼的抗風浪疲勞性能及高溫屈服強度，鋼中Mn含量較高，易形成MnS夾雜，降低鋼的抗風浪疲勞壽命。制造方法“通過TMCP工藝，最后進行調(diào)質(zhì)熱處理”很復雜，顯著增加了生產(chǎn)工藝成本。