[发明专利]高强度、低热处理敏感性的R5级系泊链钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于系泊链钢技术领域，具体涉及一种R5级系泊链钢及其制造方法。

背景技术

随着海洋工程向深海发展，各类设施对系泊链性能的要求也越来越高。要提高系 泊链的承载负荷，一是提高链条的规格，二是提高链条的强化等级。虽然海洋设施趋于大型 化、专业化，然而链条直径的扩大受制于诸多因素的制约，故而需要更高强度级别的系泊链 以克服恶劣海况等不利条件带来的影响。系泊链按照抗拉强度分为R3、R3S、R4，其链环经热 处理后强度分别为690MPa、770MPa和860MPa。但这些产品不能完全满足海洋工程发展的 需要，因此，更高强度的R5级系泊链的开发迫在眉睫。

DNV-OS-E302-2013-10和MooringChainGuide-ABS2009版早已将R5级系泊链纳 入其中，在R4级别系泊链材料基础上须提高15%以上抗拉强度（≥1000Mpa），同时要确保材 料的强度和韧性、疲劳性能和抗应力腐蚀等技术规范规定的要求，ABS、DNV船级社最新版规 范对R4、R4S、R5级材料的力学性能要求见表1：

表1

从表1可以看出，R5较R4、R4S既要求提高强度到1000Mpa以上，且要求较高的冲击韧性， 因此，同时满足链条高强度和高韧性是开发R5级系泊链钢的一项技术难题。

由于系泊链对性能均匀性要求较高，任何一环的缺陷都可能导致整根链条失效， 因此要求整节链的性能具有高均匀性。链条的力学性能除了取决于钢的成分设计，热处理 工艺对力学性能的影响极大，因此，为了满足链条在大批量生产时，整节链的性能具有高均 匀性，降低R5级系泊链的热处理敏感性，是开发R5级系泊链钢的又一需要解决的问题。

综上所述，R5级系泊链条用钢制造方法的关键技术如下：1）同时满足链条高强度 性能指标和冲击韧性；2）降低R5级系泊链热处理敏感性，保证链条在大批量生产时，热处理 后力学性能的均匀性。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度、低热处理敏感性的R5级系泊链钢，实现R5级系 泊链钢的高强度性能指标，链条钢批量生产时，提高合格率。

本发明另一目的是提供上述R5级系泊链钢的制造方法，满足钢的性能指标。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种低热处理敏感性的R5级系泊链 钢，化学成分按质量百分比计为，C0.20～0.26%，Si0.10～0.40%，Mn0.70～1.80%，Cr 0.80～2.00%，Mo0.30～0.70%，Ni0.75～1.30%，Al0.020～0.050%，Nb0.01～0.06%，V 0.05～0.20%，P≤0.025%，S≤0.025%，Cu≤0.25%，N≤0.0120%,O≤0.0025%,H≤ 0.0002%，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明系泊链钢的化学元素成分确定依据如下：

1）C含量的确定

考虑到钢的塑性、韧性、切削性和焊接性，C含量不宜高，选用低碳钢较合适。本发明C含 量的范围确定为0.15～0.40%；

2）Si含量的确定

此处的Si为强化铁素体，可提高材料的基体强度，对材料抗拉强度有贡献。本发明的Si 含量范围确定为0.10～0.40%；

3）Mn含量的确定

由碳当量公式可以看出，Mn的系数较高，对焊接性能的害处较大。本发明Mn含量的范围 确定为0.70～1.80%；

4）Cr含量的确定

Cr是中等碳化物形成元素。加热时溶入奥氏体的Cr强烈提高淬透性。钢中的Cr，一部分 置换铁形成合金渗碳体，提高稳定性；一部分溶入铁素体中，产生固溶强化，提高铁素体的 强度和硬度。本发明Cr含量的范围确定为0.80～2.00%；

5）Ni含量的确定

Ni是非碳化物形成元素。Ni以固溶形式存在于钢中。与Cr配合使用时，可显著提高钢的 淬透性。Ni降低共析点的含C量，增加珠光体的体积分数，有利于提高强度。Ni降低Ar3转变 温度，使铁素体晶粒变细，同时，可使珠光体片间距减小，有利于韧性的提高。由碳当量公式 可知，Ni的系数较小，对焊接性能的害处较小，为保证焊缝处性能，本发明Ni含量的范围确 定为0.75～1.30%；

6）Mo含量的确定