[發(fā)明專利]一種用于極地船舶的鋼板及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710086846.5
• 申請日: 2017-02-17
• 公開（公告）號: CN106756517B
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹衍升;董麗華;常雪婷;金永興
• 申請（專利權(quán)）人: 上海海事大學(xué)
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/50;C21D8/02
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31249
• 代理人: 周乃鑫

本發(fā)明公開了一種用于極地船舶的鋼板及其制造方法，該鋼板包含具有如下重量百分比的組分：C 0.02%~0.13%，Si 0.80%~1.2%，Mn 0.30%~1.00%，Cr 0.40%~1.00%，Ni 0.05%~0.40%，P＜0.010%，S＜0.005%，Ti 0.01%~0.10%，Mo＜0.60%，Cu 0.10%~0.80%，Al 0.01%~0.06%，Nb 0.003~0.06%，V 0~0.08%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。本發(fā)明的鋼板能夠用于超低溫度，韌性優(yōu)異，其屈服強(qiáng)度≥315MPa，抗拉強(qiáng)度≥510 MPa，在?60℃~?80°C低溫環(huán)境下夏比沖擊功≥200 J，在?60℃下CTOD斷裂韌性值≥0.25mm，在?60℃~?80°C低溫環(huán)境下焊接接頭沖擊功≥64 J，焊接性能優(yōu)異。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于船舶的鋼板，具體涉及一種用于極地船舶的鋼板及其制造方法。

背景技術(shù)

建造用于極地的船舶，因為應(yīng)用在低溫寒冷海域，海洋環(huán)境復(fù)雜多變，要經(jīng)受超低溫、冰雪磨蝕、低溫風(fēng)浪碰撞、強(qiáng)烈的海洋風(fēng)暴及凍土碰撞等環(huán)境因素帶來的諸多挑戰(zhàn)，對船舶用低溫鋼的設(shè)計、選材和建造加工等提出了更高的要求。

極地船舶用低溫鋼要求具有優(yōu)良的極寒低溫綜合性能，其結(jié)構(gòu)材料不僅具有高的強(qiáng)度、良好的塑性，而且還要求在-60℃、-80℃下具有優(yōu)異的沖擊韌性，特別是在極地海域嚴(yán)寒至-60℃的超低溫環(huán)境下，鋼板的斷裂韌性要求良好，焊接性能優(yōu)異。

生產(chǎn)高強(qiáng)韌厚鋼板的技術(shù)通常有兩種：(1)鋼板在軋制后淬火+回火的調(diào)質(zhì)熱處理；(2)控制軋制和控制冷卻(Thermo-mechanical Control Process--TMCP)處理。采用調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn)的鋼板性能穩(wěn)定，但合金成分相對較高，一方面提高了鋼板的生產(chǎn)成本，另一方面提高了碳當(dāng)量，容易使鋼板產(chǎn)生焊接冷裂紋。采用TMCP技術(shù)生產(chǎn)的鋼板，化學(xué)成分體系相對簡單，合金元素添加較少，進(jìn)而低碳當(dāng)量有利于極大提高焊接性能，且生產(chǎn)成本經(jīng)濟(jì)，但軋制和冷卻工藝控制難度較大。

TMCP技術(shù)起源于二十世界八十年代，包括兩階段控制軋制和加速冷卻。第一階段在再結(jié)晶區(qū)軋制變形，變形奧氏體中累計的位錯成為再結(jié)晶驅(qū)動力，奧氏體晶粒發(fā)生再結(jié)晶，細(xì)化了晶粒。第二階段在未再結(jié)晶區(qū)軋制變形，奧氏體中累計了大量的位錯密度，為連續(xù)冷卻過程中的相變提供了形核驅(qū)動力和形核位置。軋制后通過加速冷卻裝置，過冷奧氏體發(fā)生相變，可形成鐵素體、珠光體、針狀鐵素體、貝氏體和馬氏體等一種或多種復(fù)相組織，從而獲得具有不同力學(xué)性能的鋼板。獲得成分體系和工藝參數(shù)的最優(yōu)匹配是TMCP生產(chǎn)高強(qiáng)韌厚板的核心技術(shù)。不同合金元素對鋼的奧氏體再結(jié)晶、不同類型相變的影響有很大差異，造成最終組織和力學(xué)性能有明顯不同。在提高鋼材強(qiáng)度的同時獲得超低溫下斷裂韌性優(yōu)異的鋼材，需要合理的利用微合金化TMCP技術(shù)，重點通過微合金化設(shè)計和軋制工藝調(diào)整細(xì)化晶粒，使鋼材獲得理想的組織形態(tài)，進(jìn)而獲得高強(qiáng)高韌性能。

現(xiàn)有的涉及極地船舶用低溫韌性高強(qiáng)鋼及制造，主要是通過控軋TMCP方法獲得。

專利CN106086650A公開了一種可大線能量焊接的極地船用鋼板，該鋼板的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計為C 0.03～0.07％，Si 0.15～0.30％，Mn 1.10～1.50％，P≤0.0070％，S≤0.0030％，Ti 0.008～0.020％，N 0.0030～0.0060％，Cu 0.10～0.30％，Ni 0.10～0.40％，Nb 0.010～0.040％，Al 0.020～0.050％，余量為Fe，鋼板基體組織為鐵素體+珠光體，其中珠光體彌散分布于鐵素體晶粒之間，鐵素體晶粒尺寸為4～8um。鋼材具有優(yōu)異的-60℃、-80℃低溫沖擊韌性、抗低溫應(yīng)變時效性能，經(jīng)最大線能量200KJ/cm高效焊接后，焊接性能優(yōu)異。其發(fā)明得到了具有良好低溫韌性的船用鋼板及其制造方法，適應(yīng)200KJ/cm大線能量焊接，但該發(fā)明所涉及的鋼板厚度較薄，僅在40mm以下，且雖然鋼板母材低溫沖擊韌性達(dá)到-80℃滿足要求，但焊接性能僅能符合-60℃要求，因此在極寒地區(qū)等惡劣環(huán)境下的應(yīng)用會受到限制，且焊接結(jié)構(gòu)體的焊接部位韌性薄弱會給船體整體結(jié)構(gòu)本身帶來隱患。