[發明專利]一種海洋平臺用螺栓鋼及其制造方法

有效

• 申請號: 202110363775.5
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113106343B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 張越;李造宇
• 申請（專利權）人: 大冶特殊鋼有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/50;C21D1/25;C21D6/00;C21D8/00;C22C33/04
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 榮紅穎;王留陽

本發明屬于特殊螺栓鋼的制造技術領域，特別涉及一種海洋平臺用螺栓鋼及其制造方法。該螺栓鋼由以下質量百分比的組分組成：C：0.29～0.31％，Si：0.20～0.30％，Mn：0.90～0.99％，P：≤0.02％，S：≤0.02％，Cr：1.04～1.09％，Mo：0.22～0.24％，Ni：0.17～0.19％，Cu：0.10～0.13％，V：0.06～0.09％，Ti：0.01～0.02％，Nb：0.02～0.05％，H：≤0.0002％，O：≤0.0015％，余量為鐵和不可避免的雜質。本發明的螺栓鋼更耐腐蝕且力學性能優異，且在低溫條件下力學性能保持良好，非常適合在海洋平臺的環境中使用。

技術領域

本發明屬于特殊螺栓鋼的制造技術領域，特別涉及一種海洋平臺用螺栓鋼及其制造方法。

背景技術

能源作為重要的物質基礎和生產要素，一直關乎著世界各國經濟發展的命脈。油氣資源作為能源結構中的重要組成部分，是當今能源消費的主要形式。目前陸地油氣資源經過長期的開采已經面臨枯竭，與之相比，海洋擁有豐富的油氣資源。海洋資源作為重要的能源儲備和新能源對象，已逐漸成為各國爭先勘探和開發的熱點。

海洋平臺是海洋生產和生活所依賴的基礎設施，其建造、安裝和維護等需要投入大量人力、物力、財力，耗資巨大。同時平臺所處海洋環境惡劣復雜，受到風、海浪、海冰、潮汐等多種荷載作用以及地震、海嘯等因素的影響。海水腐蝕、海洋生物附著、海床基礎沖刷、材料老化以及結構疲勞損傷等不利因素也會造成平臺結構受損，嚴重影響結構的安全性和耐久性，平臺一旦發生事故便會造成難以估量的經濟損失和人身傷害。

海洋平臺的建設需要較多的高強度緊固件。由于海洋環境的特殊情況，對高強度緊固件用鋼性能指標的要求較高，不僅要求其具有高的強度，也需要具有極高的耐低溫沖擊性能，耐腐蝕性能。

目前具有代表性的8.8級高強度螺栓，一般采用中碳CrMo鋼或CrNiMo 鋼，常見的高強度螺栓一般采用成本較低的4140鋼。4140鋼合金含量低，熱處理后綜合機械性能較好，成本低，目前被廣泛用作制作螺栓。4140鋼8.8 級螺栓，使用抗拉強度在860～960MPa。4140鋼調質后機械性能較好，但因 4140鋼淬透層深度不足(1/2R處調質無法淬透)等問題，表面與1/2R處硬度差較大，存在耐腐蝕性能差的問題，在極端低溫、惡劣環境下，其耐低溫沖擊、耐蝕性會變差，4140鋼材料無法在海洋平臺這種極端低溫、長期浸泡在具有腐蝕性的海水中，同時需要遭受長時間的日光暴曬等惡劣環境中使用。

因此，迫切希望開發出成本與4140鋼材質相差不大，但耐蝕性、耐低溫沖擊比4140鋼好的新型螺栓用鋼。

發明內容

本發明的目的在于提供一種海洋平臺用螺栓鋼及其制造方法，以解決現有的螺栓鋼耐極端低溫、耐長期海水腐蝕性能差而不能適應海洋環境的問題。

一種海洋平臺用螺栓鋼，由以下質量百分比的組分組成：C：0.29～0.31％， Si：0.20～0.30％，Mn：0.90～0.99％，P：≤0.02％，S：≤0.02％，Cr：1.04～ 1.09％，Mo：0.22～0.24％，Ni：0.17～0.19％，Cu：0.10～0.13％，V：0.06～ 0.09％，Ti：0.01～0.02％，Nb：0.02～0.05％，H：≤0.0002％，O：≤0.0015％，余量為鐵和不可避免的雜質。

優選地，螺栓鋼的硬度在35HRC以下，抗拉強度在860MPa以上，-101℃的沖擊能量在27J以上。

優選地，螺栓鋼的硬度在30HRC以下，抗拉強度在880MPa以上，-101℃的沖擊能量在40J以上。

優選地，螺栓鋼的圓鋼直徑在120mm以下。

一種如前所述的海洋平臺用螺栓鋼的制造方法，包括以下步驟：

(1)按設計成分取原料進行熔化、精煉、鑄造得鑄坯；