一種低裂紋敏感海洋平臺用結構鋼板及其生產方法
2023-05-22 03:02:31
專利名稱：一種低裂紋敏感海洋平臺用結構鋼板及其生產方法
技術領域：
本發明屬於低合金高強度鋼生產領域，具體地說是一種基於爐卷軋機的控制軋制及軋後正火熱處理的低裂紋敏感海洋平臺用結構鋼板及其生產方法。
背景技術：
步入新世紀，世界已經進入了能源稀缺時代，挖掘海洋這座能源寶庫在國際政治經濟中扮演重要的角色。海洋工程將是未來幾年主要發展方向，也是未來造船行業的亮點。 隨著未來我國海洋工程裝備製造業的快速發展，與之相配套的海洋工程用鋼必然會成為鋼鐵需求的新亮點，海洋工程用鋼的研發與生產也將成為大家關注的熱點。海洋平臺用鋼是在海洋上進行作業的場所，是海洋石油鑽探與生產所需的平臺。 它主要分鑽井平臺和生產平臺兩大類，在鑽井平臺上設鑽井設備，在生產平臺上設採油設備。因海洋平臺支撐數百噸的各種設備，且服役期比船舶類高50%，所以海洋平臺用鋼板必須具有高強度、高韌性、抗疲勞、抗層狀撕裂、良好的焊接性、耐海水腐蝕以及好的冷加工性等性能。國內外海洋平臺用鋼種類海洋平臺用鋼的標準主要有Enl0225、API、BS7191、 NORSOR以及船標，主要交貨方式為TMCP (熱機械控制工藝)、正火及調質態。目前國際海洋平臺用鋼主要級別為355，，420，，460MPa(屈服強度)，主要牌號有350ΜΙ^級的Εη10225 的 S;355、API 的 API2H -50、BS7191 的 350EM、船標的 E36 ；420MPa 級的 Enl0225 的 S420、 API 的 API2Y-60、船標的 E40、E420 等；460MPa 級的 Enl0225 的 S460、船標的 E460。我國目前尚無專用的海洋平臺用鋼標準，所用鋼種大多採用美國海洋結構用鋼API規範或由船用鋼、壓力容器用鋼等移植而來，且要滿足我國海上固定(移動)平臺入級與建造規範的要求。近十年來，國產海洋平臺鋼板已經被廣泛採用，EH36以下平臺用鋼基本實現國產化， 佔平臺用鋼量的90%，但關鍵部位所用大厚度、高強度鋼材仍依賴進口。國內海洋平臺用鋼主要產品牌號為 A、B、D、E(Z15, Z25, Z35)、AH32 FH32 (Z35)、AH36 FH36 (Z15，Z25, Z35)、 API2H、Cr42、Cr50等。海洋平臺用鋼市場需求我國「十一五」期間共計劃開發建設15個油氣田，建設76座海洋平臺，6條浮式生產儲油船(FP- SO)，鋪設1400多公里海洋管線，用鋼總量170萬t。加上七、八十年代舊油氣田和海洋平臺需要更新，總用鋼量估計在300 萬t以上。隨著我國海洋開發的不斷發展，對海洋平臺用鋼的需求量進一步加大。因此急需大力開發高強度、高韌性、抗疲勞、抗層狀撕裂、良好的焊接性的低裂紋敏感海洋平臺用結構鋼板。
發明內容
為了解決現有的鐵素體+珠光體組織的高強船板鋼存在的性能不穩定、強韌性能不足的問題。本發明的目的在於提供一種低裂紋敏感海洋平臺用結構鋼板及其熱處理方法，該鋼板採用Nb、V、Ti微合金成分，在爐卷軋機上通過低焊接裂紋敏感性指數(Pcm)、低磷和低硫及正火熱處理工藝，生產的鋼板綜合性能好，是一種高品質的船體結構用鋼。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的一種低裂紋敏感海洋平臺用結構鋼板，其特徵在於該鋼板化學成分質量百分比為 C :0. 10-0. 15%, Si 0. 10-0. 50%, Mn 1. 0-1. 6%, Ρ<0· 015%, S<0. 005%, Nb :0. 020-0. 050%, V: 0· 050-0. 100%, Ti :0. 005-0. 020%, Als :0. 015-0. 050%, Pcm ( 0. 23%，餘量為 Fe 和不可避
免雜質。該鋼板化學成分質量百分比優選為:C:0. 12%，Si :0. 34%, Μη:1· 51%，Ρ:0· 011%， S :0. 001%, Nb +V+Ti=0. 11%, Als: 0· 038%, Pcm: 0· 22%，其餘為 Fe 和不可避免雜質。一種低裂紋敏感海洋平臺用結構鋼板的生產方法，其特徵在於該方法在爐卷軋機上採用板坯連鑄，控制軋制工藝及軋後正火熱處理生產工藝，具體工藝步驟如下
1)將鋼水澆鑄成150-220mm滿足化學成分要求的厚板坯；軋前進行裝爐加熱，加熱爐出鋼溫度為1150-1210°C，加熱時間lO-iaiiin/cmX板坯厚度cm ；其中，厚板坯的化學成分質量百分比為:C :0. 10-0. 15%, Si :0. 10-0. 50%, Mn 1. 0-1. 6%, Ρ<0· 015%, S<0. 005%, Nb :0. 020-0. 050%, V: 0· 050-0. 100%, Ti :0. 005-0. 020%, Als :0. 015-0. 050%, Pcm ( 0. 23%, 餘量為！^和不可避免雜質。2)粗軋工序中，開軋溫度為1100-1150°C，粗軋終軋溫度彡1040°C ；中間坯待溫厚度為成品厚度1. 5-4. O倍；
3)精軋開軋溫度彡950°C，精軋終軋溫度彡880°C；
4)精軋後快速進入ACC控冷，冷速<5°C /s ；
5)返紅溫度:650-750°C；
6)再加熱正火溫度870-910°C，保溫時間1.OH (H為鋼板厚度)。本發明在中厚板軋機條件下，通過低Pcm、低磷和低硫及正火熱處理工藝，成功的生產低裂紋敏感D36海洋平臺用結構鋼板，綜合性能好，力學性能ReJ355N/mm2，Rffl :490飛30 N/mm2，斷後伸長率A>21%，-20°C夏比衝擊吸收功縱向值>34J，Z向拉伸斷面收縮率>35%，冷彎性能良好，是一種高品質的船體結構用鋼。
圖1是本實施中鋼板的厚度方向1/4處的金相組織圖。
具體實施例方式實施例1
一種本發明所述的低裂紋敏感海洋平臺用結構鋼板，按重量百分比設計的成分為 C:0. 12%, Si :0.34%, Mn:1.51%, P:0.011%, S:0. 001%, Nb +V+Ti=0. 11%, Als:0. 038%, Pcm:0· 22%，其餘為 Fe 和不可避免雜質。其中Nb:0. 030%, V:0. 060%, Ti: 0. 020%。在3500爐卷軋機條件下，採用板坯連鑄，控制軋制及軋後正火熱處理生產工藝， 具體工藝措施如下
生產工序方面，包括冶煉、加熱、粗軋、精軋、ACC工序、正火熱處理。按以上成分冶煉並澆鑄成150mm厚板坯；將板坯送入加熱爐，加熱爐出鋼溫度 1195°C，加熱時間150min ；粗軋開軋溫度為1150°C，粗軋終軋溫度1046°C；中間坯待溫厚度 47. 5mm ；精軋開軋溫度950°C，精軋終軋溫度830°C ；精軋後快速進入ACC控冷，冷速3°C /s， 返紅溫度750°C ；正火溫度890°C，保溫時間19分鐘；產品厚度19mm。
實施例2
一種本發明所述的低裂紋敏感海洋平臺用結構鋼板，按重量百分比設計的成分與實施例1相同。具體工藝措施如下
按以上成分冶煉並澆鑄成150mm厚板坯；將板坯送入加熱爐，加熱爐出鋼溫度1204°C， 加熱時間156min ；粗軋開軋溫度為1160°C，粗軋終軋溫度1055°C ；中間坯待溫厚度76mm ； 精軋開軋溫度880°C，精軋終軋溫度835°C ；精軋後快速進入ACC控冷，冷速5°C /s，返紅溫度700°C ；正火溫度890°C，保溫時間38分鐘；產品厚度38mm。本發明在3500爐卷軋機上通過低Pcm、低磷和低硫及正火熱處理工藝，成功的生產了低裂紋敏感D36海洋平臺用結構鋼板。圖1是實施例1的厚度方向1/4處的金相組織圖，由圖可知鋼板1/4處金相組織為F+P組成。產品的= 385-390 N/mm2,Rm = 520-525 N/mm2,斷後伸長率A=31. 5%，一 20°C夏比衝擊吸收功縱向值=204_274J，Z向拉伸斷面收縮率60-70%，冷彎性能良好，是一種高品質的高強度船體結構用鋼。
權利要求
1.一種低裂紋敏感海洋平臺用結構鋼板，其特徵在於該鋼板化學成分質量百分比為:C :0. 10-0. 15%, Si :0. 10-0. 50%, Mn 1. 0-1. 6%, Ρ<0· 015%, S<0. 005%, Nb :0. 020-0. 050%, V: 0· 050-0. 100%, Ti :0. 005-0. 020%, Als :0. 015-0. 050%, Pcm ( 0. 23%, 餘量為！^和不可避免雜質。
2.根據權利要求1所述的低裂紋敏感海洋平臺用結構鋼板，其特徵在於該鋼板化學成分質量百分比為:C:0. 12%, Si :0. 34%, Mn: 1. 51%, P:0. 011%, S:0. 001%, Nb +V+Ti=0. 11%, Als :0. 038%, Pcm:0. 22%，其餘為Fe和不可避免雜質。
3.一種低裂紋敏感海洋平臺用結構鋼板的生產方法，其特徵在於該方法在3500爐卷軋機上採用板坯連鑄，控制軋制工藝及軋後正火熱處理生產方法，具體工藝步驟如下1)將鋼水澆鑄成150-220mm滿足化學成分要求的厚板坯；軋前進行裝爐加熱，加熱爐出鋼溫度為1150-1210°C，加熱時間10-13min/CmX板坯厚度cm ；厚板坯的化學成分質量百分比為C :0. 10-0. 15%, Si :0. 10-0. 50%, Mn 1. 0-1. 6%, Ρ<0· 015%, S1040°C;中間坯待溫厚度為成品厚度1. 5-4. 0倍；3)精軋開軋溫度彡950°C，精軋終軋溫度彡880°C；4)精軋後快速進入ACC控冷，冷速<5°C /s ；5)返紅溫度:650-750°C；6)再加熱正火溫度870-910°C，保溫時間1.OH (H為鋼板厚度)。
全文摘要
本發明公開了一種低裂紋敏感海洋平臺用結構鋼板及其生產方法，該鋼板化學成分質量百分比為C :0.10-0.15%，Si0.10-0.50%，Mn :1.0-1.6%，P<0.015%，S<0.005%，Nb:0.020-0.050%，V:0.050-0.100%，Ti:0.005-0.020%，Als0.015-0.050%，Pcm≤0.23%，餘量為Fe和不可避免雜質。本發明在中厚板爐卷軋機條件下，通過低Pcm、低磷和低硫及正火熱處理工藝，生產低裂紋敏感海洋平臺用結構鋼板，綜合性能好，是一種高品質的船體結構用鋼。
文檔編號C22C38/14GK102352463SQ201110319500
公開日2012年2月15日 申請日期2011年10月20日 優先權日2011年10月20日
發明者朱愛玲 申請人:南京鋼鐵股份有限公司