[發明專利]一種高斷裂韌性420MPa級海工平臺用鋼板及制備方法

有效

• 申請號: 202210028778.8
• 申請日: 2022-01-11
• 公開（公告）號: CN114150231B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 潘濤;師仲然;柴鋒;羅小兵;柴希陽;李麗;王天琪;陳雪慧;梁豐瑞;李健;陳健;薛東妹;楊才福
• 申請（專利權）人: 中聯先進鋼鐵材料技術有限責任公司;鋼鐵研究總院
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/58;C22C38/44;C22C38/42;C22C38/48;C22C38/06;C22C38/50;C21D8/02
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 岳淵淵

本發明涉及一種高斷裂韌性420MPa級海工平臺用鋼板及制備方法，屬于鋼鐵材料生產的技術領域，解決了現有鋼板NDT、CTOD、焊接熱影響區CTOD等斷裂韌性不足的問題。本發明的高斷裂韌性420MPa級海工平臺用鋼板，其成分按質量百分比包括C：0.07％～0.12％，Si：0.15％～0.40％，Mn：1.20％～1.65％，P：≤0.011％，S：≤0.003％，Cr：0.01％～0.40％，Mo：0.01％～0.25％，Ni：0.01％～0.80％，Cu：0.01％～0.35％，Nb：0.005％～0.05％，Al：0.04％～0.12％，N：≤0.012％，Ti：0.007％～0.015％，余量為Fe及其他不可避免的雜質；鋼板厚度t為20～80mm。本發明提供的高斷裂韌性420MPa級鋼板，其母材和焊接熱影響區均具有高斷裂韌性，可應用于海工平臺結構建造，特別應用于超過2萬噸以上規模的深水導管架平臺建造。

技術領域

本發明涉及鋼鐵材料生產的技術領域，尤其涉及一種母材和焊接熱影響區均具有高斷裂韌性的420MPa級海工平臺用鋼板及制備方法，特別是應用于大單重深水導管架平臺及極區環境導管架平臺。

背景技術

海洋產業發展和海洋石油工業裝備國產化的需求對高性能海洋工程結構用鋼提出了新的需求。目前，大部分海工裝備結構用鋼仍然以屈服強度355MPa級別的DH36、EH36高強鋼為主，例如我國的主流導管架平臺均為15000噸以上的大型導管架，每個平臺的DH36高強鋼使用量都超過萬噸，交貨狀態主要為正火和熱機械控制工藝(TMCP)，厚度主要為16-80mm為主，少量達到100mm。

隨著我國海洋油氣勘探與開發向深水、超深水和極區環境推進，處于整體設計合理性和安全性綜合考慮，對海工平臺結構用鋼的要求愈發嚴苛。一方面，平臺規模大型化要求結構鋼的等級提高，鋼板厚度加大。例如，我國南海流花11-1油田，作業海域水深達到300-400米，建設的深水導管架結構若全部采用355MPa級別鋼板，導管架設計總重達到38000噸以上，無法滿足現有裝備的下水能力。若關鍵結構和部件采用更高級別高強鋼板，導管架總重可節省幾千噸，結構鋼板的最大厚度可有效降低，滿足結構設計和鋼板生產規格的極限要求。另一方面，我國油氣勘探和開采領域向兩極的發展，適應極寒地區海工平臺的需求迫切，由此帶來的對結構鋼更高韌性需求。總之，海工平臺及裝備所需的高強鋼板性能要求正逐步提高，尤其是對裝備建造影響較大的應用性能，如鋼板NDT、鋼板CTOD、焊接熱影響區CTOD等斷裂韌性，近年來受到越來越多的關注，也成為鋼板能否良好應用的關鍵因素。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明實施例旨在提供一種高斷裂韌性420MPa級海工平臺用鋼板及制備方法，以解決現有海工平臺用鋼板性能不足的問題。

一方面，本發明實施例提供了一種高斷裂韌性420MPa級海工平臺用鋼板，按質量百分比計，鋼坯成分包括C：0.07％～0.12％，Si：0.15％～0.40％，Mn：1.20％～1.65％，P：≤0.011％，S：≤0.003％，Cr：0.01％～0.40％，Mo：0.01％～0.25％，Ni：0.01％～0.80％，Cu：0.01％～0.35％，Nb：0.005％～0.05％，Al：0.04％～0.12％，N：≤0.012％，Ti：0.007％～0.015％，余量為Fe及其他不可避免的雜質；鋼板厚度t為20～80mm。

進一步地，上述鋼板的Ni含量與鋼板厚度t還應滿足100Ni≥0.25(t/40)+0.05(t/40)²-0.05；其中，Ni指的是Ni元素的質量百分比。

進一步地，當鋼板中N含量≥0.0030％時，滿足100Ti(14/48)/a₁+100Al(14/27)/a₂≥100N-0.0005，其中a₁＝1，a₂＝3，Ti、Al、N代表的是Ti、Al、N元素的質量百分比。