[發(fā)明專利]海洋工程用F550高強高韌性鋼板及其生產(chǎn)方法

在審

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• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN107587077A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龐輝勇;吳濤;鄧建軍;王九清;趙文忠;李杰;龍杰;肖春江;羅應(yīng)明;車金鋒;王通
• 申請（專利權(quán)）人: 舞陽鋼鐵有限責(zé)任公司
• 主分類號: C22C38/42
• 分類號: C22C38/42;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/50;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C21D8/02
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司13108
• 代理人: 趙紅強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼鐵技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種海洋工程用F550高強高韌性鋼板及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

隨著陸地資源的日益緊張，石油天然氣的開采逐步向海洋區(qū)域發(fā)展，尤其是在國家發(fā)展海洋戰(zhàn)略的背景下，海洋平臺的建造迎來了一個新的高速發(fā)展時期。海洋平臺常見的包括自升式、半潛式、座底式等方式，其中半潛式海洋平臺具有作業(yè)水域深、擺動幅度小，穩(wěn)定性好的特點，作業(yè)能達(dá)到1000米甚至3000米以上。海洋平臺用高強高韌性鋼板廣泛應(yīng)用于鉆臺、樁靴、懸臂梁、支撐軌道等結(jié)構(gòu)的制造，其特點是高強度、高韌性、大厚度、良好的焊接性，技術(shù)含量高，生產(chǎn)難度大。

海洋油氣資源的開發(fā)不再局限于氣候良好的地區(qū)，也向北海北部等寒冷地帶推進(jìn)，海洋平臺用鋼開始應(yīng)用在-40℃～-60℃冰洋海域。因此，保證平臺用鋼良好的低溫韌性對平臺工作人員安全至關(guān)重要，往往需要屈服強度550MPa級別以上，沖擊韌性滿足-60℃的F550鋼板。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種性能優(yōu)良的海洋工程用F550高強高韌性鋼板；本發(fā)明還提供了一種海洋工程用F550高強高韌性鋼板的生產(chǎn)方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量為：C 0.08%～0.12%、Si≤0.10%、Mn 1.0%～1.35%、P≤0.010%、S≤0.003%、Ni 0.4%～1.0%、Cr 0.2%～0.5%、Mo 0.2%～0.50%、Cu 0.2%～0.3%、Nb 0.020%～0.030%、V 0.03%～0.05%、Ti 0.015%～0.025%、TAl≤0.015%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明所述鋼板的最大厚度為100mm。

本發(fā)明化學(xué)成分設(shè)計原理為：以適量的碳、錳固溶強化；加入少量的Nb、V細(xì)化晶粒，其碳氮化物起到彌散強化作用；加入Ti進(jìn)行脫氧固氮，生成TiO小顆粒能夠阻礙焊接熱影響區(qū)晶粒長大，提高焊接性能；另外采用低Si設(shè)計進(jìn)一步提高焊接性能；加入適量的Mo、Ni與Cr提高鋼板低溫韌性與一定的淬透性；并通過后續(xù)合理的淬火+回火工藝，使鋼板獲得高密度位錯，進(jìn)行位錯強化，使鋼板具有良好的力學(xué)性能。另外加入適量的Cu與Ni起到耐海洋大氣、海水的腐蝕作用，同時提高鋼板低溫沖擊韌性。各組分及含量在本發(fā)明中的作用是：

C：對鋼的屈服、抗拉強度、焊接性能產(chǎn)生顯著影響，碳通過間隙固溶可顯著提高鋼板強度；但碳含量過高時會影響鋼的焊接性能及低溫韌性。

Si：在煉鋼過程中作為還原劑和脫氧劑，同時Si能起到固溶強化作用；但高Si將降低鋼的焊接性能。

Mn：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，且價格低廉，可降低鋼板的生產(chǎn)成本；但錳含量過高時加熱存在晶粒粗大的風(fēng)險，降低焊接性能。

P和S：在一般情況下都是鋼中的有害元素，會增加鋼的脆性，P使鋼的焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞；S降低鋼的延展性和韌性，在軋制時會造成裂紋；因此應(yīng)盡量減少P和S在鋼中的含量。

Cr：其含量對鋼板的強度、塑性和低溫沖擊韌性均有較大影響；這是由于Cr既能固溶于鐵素體和奧氏體中，又能與鋼中的C形成多種碳化物。Cr固溶于奧氏體時，可提高鋼的淬透性，當(dāng)Cr與C形成復(fù)雜碳化物，并在鋼中彌散析出時，可起到彌散強化作用；由于Cr 提高淬透性和固溶強化的作用，能提高鋼在熱處理狀態(tài)下的強度和硬度，因而廣泛應(yīng)用于低合金結(jié)構(gòu)鋼中；但是Cr在鋼中起到強化作用的同時亦使塑性有所降低，并增加回火脆性；因此可根據(jù)對強塑性的要求，確定合適的Cr含量。

Ni：對鋼板的強度和塑性均略有提高，但低溫沖擊韌性提高幅度較大；這是由于Ni在鋼中只形成固溶體，而且固溶強化作用不明顯，而主要是通過在塑性變形時增加晶格滑移面來提高材料塑性；Ni還可提高合金鋼的淬透性，并能改善鋼在低溫下的韌性，使韌脆轉(zhuǎn)變溫度下降。

Mo：對鋼板強度、塑性和低溫沖擊韌性均有較大提高；這是由于Mo固溶于鐵素體和奧氏體時，可使鋼的C曲線右移，從而顯著提高鋼的淬透性；而且Mo能顯著提高鋼的再結(jié)晶溫度，提高回火穩(wěn)定性，調(diào)質(zhì)后可獲得細(xì)晶粒的索氏體，使強韌性得到改善，當(dāng)形成Mo的碳化物時，可起到彌散強化作用；因此隨Mo含量增加，強韌性得到提高；但Mo元素屬貴重合金元素，一般加入量不宜過高；以0.5%以下為宜。

Cu：能夠細(xì)化晶粒，對鋼板的塑性及低溫沖擊韌性有較大的提高，另外Cu與Ni復(fù)合加入能夠在鋼板表面形成致密氧化膜，起到耐海水及海洋大氣的腐蝕作用。