[发明专利]屈服强度500MPa级海洋平台结构用厚钢板及制造方法

说明书

技术领域

本发明属于轧钢技术领域，特别涉及一种屈服强度500MPa级海洋平台结构用厚钢板的制造方法。

背景技术

造船用钢一般是指按船级社建造规范要求生产的用于制造船体结构的钢材，目前我国几大钢铁企业均有生产，而且可以按照用户需要生产不同国家规范的船用钢材。船体结构用钢按照其最小屈服点划分强度级别为：一般强度结构钢和高强度结构钢。中国船级社规范标准的一般强度结构钢分为：A、B、D、E四个质量等级；中国船级社规范标准的高强度结构钢分为三个强度级别，每一强度级别按冲击韧性分为四个等级：A32、A36、A40、D32、D36、D40、E32、E36、E40、F32、F36、F40共12级。为保证船舶的安全性和可靠性，各国船级社对不同规格、牌号船板的化学成分、机械性能和交货状态都有严格的规定，同时还要求各牌号的钢板具有良好的焊接性能和耐海水腐蚀性能。

我国目前尚无专用的海洋平台用钢标准，所用平台钢大多采用美国海洋结构用钢API规范，或由船用钢、压力容器用钢等移植而来，并且要满足我国海上固定(移动)平台入级与建造规范的要求。海洋平台的服役环境恶劣，除承受重力载荷外，还要考虑到风载荷、波浪载荷、海流载荷、冰载荷、地震载荷等的影响，这就决定了海洋平台用钢的特殊性，特别是平台节点用Z向钢要求高强度、高韧性、抗疲劳、耐腐蚀、抗层状撕裂以及可焊性好等性能。近年来，市场对于高强度、厚规格海洋平台用钢的需求越来越大，而我国在这方面的技术能力还比较落后，迫切需要研发系列拥有自主知识产权的高强度、高韧性、厚规格的海洋平台用钢，这对于充分利用我国海域资源，实现国家的能源战略也具有深远的意义。

在厚度大于60mm，屈服强度大于500MPa的F级海洋平台钢的生产中，若只采用TMCP(Thermo-mechanical Control Process：热机械轧制工艺)技术，一方面，易受到轧机设备能力的限制，难以保证足够的道次下压量，对强度和韧性都有损害；另一方面，受到冷却设备能力的限制，冷却速率难以保证，从而极易造成厚度方向显微组织不均匀，以致难以获得较好的抗层状撕裂性能与低温韧性。因此，在上述海洋平台钢的工业化生产中，合理的热处理工艺的应用是十分必要的。

相关专利的申请：

(1)、公开号为JP6240355A，发明名称为“高韧性TMCP型厚钢板的制造方法”的日本专利公开文本，其合金设计成分简单，只要求C含量为0.1wt％以下，但是在TMCP工艺中的变形量及温度参数要求过于严格，对设备能力要求较高。

(2)、公开号为CN101514424A，发明名称为“一种TMCP型海洋结构用厚板及其制造方法”的中国专利公开文本，对于60mm以下D40、E40船体结构及海洋平台用厚板提供了低成本TMCP生产方法，但是对于60mm以上高强度、厚规格钢板的生产并未提及。

(3)、公开号为CN101358320A，发明名称为“控轧控冷海洋平台用钢及其生产方法”的中国专利公开文本，轧制钢板厚度为10～60mm，同样未提及60mm以上海洋平台用钢及制造方法。

(4)、公开号为CN101613828A，发明名称为“屈服强度460MPa级低屈强比建筑用特厚钢板及其制造方法”，采用中碳(碳含量为0.14～0.18％)成分体系，调质工艺生产80mm以上特厚钢板，只保证了-20℃以下的低温冲击韧性，对于如何保证-60℃及-60℃以下的低温韧性并未提及。

发明内容

针对现有技术存在的问题，为解决厚规格海洋平台结构用钢板的生产问题，本发明提供了一种屈服强度500MPa级海洋平台结构用厚钢板及其制造方法。本发明在低C、高Mn的基础上，复合添加Nb、V、Ti等微合金元素，并且为改善钢板低温韧性添加适量的Ni元素，结合TMCP工艺控制及亚温淬火和回火的热处理工艺，设计出了一种高强度、高韧性、厚规格海洋平台用钢，并提供了所述钢板的制造方法。

本发明的屈服强度500MPa级海洋平台结构用厚钢板，其化学成分按质量百分比为：C：0.05～0.09wt％，Si：0.25～0.38wt％，Mn：1.3～1.8wt％，P：≤0.006wt％，S：≤0.002wt％，Al：0.02～0.04wt％，Cr：0.15～0.25wt％，Ni：0.2～1.0wt％，Cu：0.18～0.25wt％，Mo：0.15～0.20wt％，V：0.025～0.040wt％，Ti：0.01～0.02wt％，Nb：0.06～0.08wt％，余量为Fe。

本发明钢板的部分成分范围限定理由说明：