[发明专利]一种高性能海洋平台用钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于钢板的制造技术领域，具体涉及一种高性能海洋平台用钢及其生产方法。

背景技术

在我国海油气资源开发，海洋工程装备制造业是为海洋开发提供装备的战略性产业。预计到2020年全球海洋工程装备市场投资将超过1200亿元，其中平台及海洋工程船舶投资约700亿元，深水装备投资占45%以上。荔湾、荔水、番禹巨涛、胜宝旺等项目，为中海油南海深水天然气开发项目，可采储量为4~6万亿立方英尺天然气，是我国自主开发设计的首个深水自升式海洋平台，此类用钢每年需求量在10万吨以上。目前的海洋平台用钢强度和低温韧性等性能都相对比较小，影响了此类钢板的使用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种具有良好的强韧性及焊接性能良好的8~100mm高性能海洋平台用钢。

同时，本发明的目的还在于提供一种8~100mm高性能海洋平台用钢的生产方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案在于采用了一种高性能海洋平台用钢，由以下重量百分比的化学成分组成：C：0.11%~0.13%，Si：0.20%~0.50%，Mn：1.45%~1.55%，P≤0.012%，S≤0.003%，V：0.035%~0.045%，Nb：0.025%~0.030%，Ti≤0.050%，Al：0.020%~0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质。所述的钢板厚度为8~40mm。

一种高性能海洋平台用钢，由以下重量百分比的化学成分组成：C：0.10%~0.12%，Si：0.20%~0.50%，Mn：1.50%~1.60%，P≤0.012%，S≤0.003%，V：0.070%~0.075%，Nb：0.030%~0.040%，Ti≤0.050%，Al：0.020%~0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质。所述的钢板厚度为40~100mm。

各元素在本钢种中的作用是：

碳(C)：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低,且会影响钢的焊接性能及韧性(时效性能等)。因此针对两种厚度范围，规定了8～40mm，C：0.11%~0.13%；40～100mm，C：0.10%~0.12%。

硅(Si)：在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，同时Si也能起到固溶强化作用，但超过0.5%时，会造成钢的韧性下降，降低钢的焊接性能。

锰(Mn)：锰成本低廉，能增加钢的韧性、强度和硬度，提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能；锰量过高，对于大厚度钢板易出现中心偏析。在本钢种中，锰主要作用为提高强度。针对两种厚度范围，规定了8～40mm，Mn：1.45%~1.55%；40～100mm，Mn：1.50%~1.60%。

磷(P)、硫(S)：一般情况下，磷和硫都是钢中有害元素，增加钢的脆性。磷使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏；硫降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹；因此应尽量减少磷和硫在钢中的含量。对于平台钢来说，由于标准对磷(P)、硫(S)要求更加严格，因此在设计成分时就规定：P≤0.012%，S≤0.003%，

铌(Nb)：在加热、轧制过程中，铌元素与碳、氮形成的析出相在高温阶段稳定存在或者溶于奥氏体中的微合金元素在高温阶段的固溶拖曳作用，从而阻碍再结晶晶粒粗化。高温阶段存在的细小析出相钉扎在晶界，对晶界的移动有明显的阻碍作用；晶界移动与第二相质点交割时，这种相互作用会吸收界面能量，从而延迟界面的移动，阻止奥氏体晶粒的长大，细化晶粒，从而提高强度和韧性。一般钢种加入0.020%~0.050%铌元素就可以满足，加入多了会造成浪费。

钒(V)：钒在钢中主要起固溶强化和析出强化作用，强化基体，提高钢板的强度。由于钒价格相对其他合金便宜，通过加入适量的钒就可以提高强度，不用加入更加昂贵的合金，如：钼(Mo)，钛(Ti)等。一般钒加入适量根据钢板厚度不同而增加，小于40mm钢板，加入量为0.035%~0.045%；大于40mm钢板，加入量为0.070%~0.075%就可以满足要求了。

钛(Ti)：钢在使用过程中，经常要进行焊接，焊接接头是其薄弱环节，特别是热影响区，最易在此破坏。在钢中添加微量的钛，可以将不纯物质如氧、氮、硫等固定起来，从而改善钢的可焊性；其次，由于其微观质点的作用，例如TiN在高温下的未溶解性，可阻止热影响区晶粒的粗化，提高热影响区的韧性，从而改善钢的焊接性能。一般由于厚板晶粒较大，加入适量的钛可以提高焊接性能和实效性能，加入量不超过0.050%，薄板(8～80mm)一般不加。