一種超厚海洋石油機械用半弦板型鋼及其制備方法與應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種超厚海洋石油機械用半弦板型鋼及其制備方法與應用，屬于機械 制造和金屬材料加工與成型技術領域。
【背景技術】
[0002] 目前，國內生產外形相似的產品均是采用冷彎或者熱彎同性能的寬厚板，并對部 分部位用機器切割車削進行加工，這樣生產率低，材料浪費較大，加工費用較高，并且機加 工設備能力難以達到。
[0003] 自升式鉆井平臺根據粧腿的形式分為獨立腿式和沉淀式兩類，獨立腿式由平臺和 粧腿組成，各粧腿相互獨立，不連接，整個平臺的重量由各粧腿分別支承，粧腿底部常設有 粧靴，粧靴有圓形、方形和多邊形，面積較小。一般來說獨立腿式可在任何地方工作，但通常 適用于硬土區、珊瑚區或不平整的海底。沉淀式由平臺、粧腿和沉墊組成，設在各粧腿底部 的沉墊，將各粧腿聯系在一起，整個平臺的重量由相連各粧腿共同支撐。粧腿結構形式均為 二角桁架式，粧腿由齒條、水平拉筋和斜拉筋組成。
[0004] 中國專利文獻CN1190443(【申請號】96195358. 6)公開一種帶鍍鋅涂層的軋制成形 的結構型鋼，材料厚度大于2毫米的，如槽鋼（2)等的結構型鋼，被軋制成一角部被部分彎 曲的預成型型鋼，然后在線電鍍，繼而進一步軋制成最后的形狀。預成型的型鋼具有可快速 去掉多余的電鍍材料的向上凸的表面（3)。由于在電鍍前預成型角部，使電鍍層的表面拉伸 最小，消除了裂紋。但該帶鍍鋅涂層的軋制成形的結構型鋼是一種厚度2_帶鍍鋅圖層的 結構型鋼，屬于輕薄型鋼，一般用作小型支架，不能承載較大的重量；同時，由于表面帶鍍鋅 圖層，不能應用于海洋工程。
[0005] 中國專利CN203484456U(【申請號】201320619808. 9)公開了一種型鋼冷彎曲裝置， 包括支架，該支架包括底座、連接在底座上的支撐立柱，在支撐立柱之間設有上橫梁，在上 橫梁上裝有千斤頂，千斤頂的活塞桿的端部裝有模具，模具正對安裝在底座上的工件。該冷 彎曲是將板帶軋制成形后作為原料進行彎曲，用于尺寸較薄、長度較短的產品，無法應用于 海洋石油機械用半弦板型鋼的生產。
【發明內容】
[0006] 針對現有技術的不足，本發明提供一種超厚海洋石油機械用半弦板型鋼，該半弦 板型鋼適用于海洋采用平臺用，厚度為20- 120_，提高了采油工作效率。
[0007] 本發明還提供一種超厚海洋石油機械用半弦板型鋼的制備方法，采用本發明的方 法替代了熱彎厚板并用機加工來制造生產方式，保證產品的使用性能，節約了熱彎和機加 工生產過程中的鋼材使用量，降低了生產成本，提高了生產效率。
[0008] 本發明的技術方案如下：
[0009] 一種超厚海洋石油機械用半弦板型鋼，其特征在于，半弦板型鋼的縱斷面整體為 弧形結構且以中心線為軸左右對稱，半弦板型鋼的上表面為Rl圓弧形，半弦板型鋼的下表 面為R2圓弧形，Rl圓弧形與R2圓弧形為同心圓，半弦板型鋼的上表面與下表面通過底側 邊連接，半弦板型鋼下表面與底側邊連接處設有內坡口。
[0010] 本發明優選的，Rl圓弧形與R2圓弧形半徑之差H2為20~120mm，即為半弦板型 鋼的厚度。根據粧腿的高度采用不同的厚度，以適應不同的承載能力，一般粧腿越高，型鋼 的厚度越厚，使粧腿具有足夠的強度、剛度和承載能力。本發明的半弦板型鋼厚度為20~ 50mm，適用于高度300英尺的粧腿結構；半弦板型鋼厚度為50~120mm，適用于高度400英 尺的粧腿結構。
[0011] 本發明優選的，內坡口與底側邊之間的夾角Φ為40~42°，內坡口的寬度B3為 半弦板型鋼的厚度的2/5~4/5。本發明內坡口的設置保證焊條能自由伸入坡口內部，避免 與兩側坡口面相碰，同時避免消耗太多的填充材料，并降低勞動生產率。
[0012] 進一步優選的，內坡口與底側邊之間的夾角Φ為41.5°。
[0013] 進一步優選的，內坡口的寬度B3為半弦板型鋼的厚度的3/5。
[0014] 本發明優選的，外圓弧與底側邊之間以平滑的圓弧R3連接，圓弧的最低點與最高 點的垂直高度< 25_。以便于軋制，同時給內坡口的加工留出足夠的余量。
[0015] 進一步優選的，圓弧的最低點與最高點的垂直高度< 20_。
[0016] 本發明的半弦板型鋼Rl圓弧形兩最低點之間的距離即為半弦板型鋼的外寬B2， 弦板型鋼兩內坡口最低點之間的距離即為半弦板型鋼的內寬B1。
[0017] 本發明海洋石油機械用半弦板型鋼的規格內寬Bl為100~370mm，外寬B2為 120 ~500mm。
[0018] 本發明優選的，底側邊的長度為半弦板型鋼外寬B2與內寬BI之差的一半。
[0019] 根據本發明優選的，超厚海洋石油機械用半弦板型鋼所用鋼的化學成分含量按重 量百分比為：
[0020] 碳 0.05-0. 08%，硅彡 0· 10%，錳 1.00-1. 20%，磷彡 0.012%、硫彡 0.003%，鉻 0· 70-1. 00%，鎳 0· 70-1. 00%，鉬 0· 30-0. 50%，鈦 0· 010-0. 030%，硼 0· 0010-0. 0020%，余 量為鐵及不可避免的雜質。
[0021] 根據本發明優選的，超厚海洋石油機械用半弦板型鋼所用鋼的化學成分含量 按重量百分比為：碳 〇· 055-0. 075 %，硅 <0· 10 %，錳 L 05-1. 18 %，磷 <0· 008 %、硫 彡 0· 003 %，鉻 0· 70-0. 85 %，鎳 0· 70-0. 85 %，鉬 0· 30-0. 45 %，鈦 0· 012-0. 027 %，硼 0. 0015-0. 0020%，余量為鐵及不可避免的雜質。
[0022] 根據本發明優選的，超厚海洋石油機械用半弦板型鋼所用鋼的化學成分含量按重 量百分比為：碳 0.06-0. 07%，硅彡 0· 10%，錳 L 05-L 15%，磷彡 0.008%、硫彡 0.002%， 鉻0· 70-0. 80%，鎳0· 70-0. 80%，鉬0· 30-0. 40%，鈦0· 012-0. 020%，硼0· 0015-0. 0020%， 余量為鐵及不可避免的雜質。
[0023] 根據本發明優選的，超厚海洋石油機械用半弦板型鋼所用鋼的化學成分含量按 重量百分比為：碳〇.〇6%，硅0.04%，錳1. 10%，磷0.006%、硫0.001%，鉻0.75%，鎳 0. 75%，鉬0. 40%，鈦0. 018%，硼0. 0018%，余量為鐵及不可避免的雜質。
[0024] 根據本發明優選的，超厚海洋石油機械用半弦板型鋼所用鋼的化學成分含量按 重量百分比為：碳〇.〇5%，硅0.04%，錳1. 18%，磷0.010%，硫0.003%，鉻0.74%，鎳 0. 70 %，鉬0. 32 %，鈦0. 019 %，硼0. 0011 %，其余為鐵及不可避免的雜質。
[0025] 根據本發明優選的，超厚海洋石油機械用半弦板型鋼所用鋼的化學成分含量按 重量百分比為：碳〇. 07 %，硅0. 03 %，錳1. 04 %，磷0. 011 %，硫0. 001 %，鉻0. 88 %，鎳 0. 76 %，鉬0. 38 %，鈦0. 027 %，硼0. 0016 %，其余為鐵及不可避免的雜質。
[0026] 按照粧腿鋼性能標準，其應當滿足：屈服強度彡690MPa，抗拉強度790_930MPa，延 伸率多16%，鋼板1/2、1/4厚度位置的-40°C縱/橫向沖擊吸收能量多69J，鋼板1/4厚度 位置的硬度為240-290HBW，鋼板厚度6-85mm。
[0027] 本發明制得的型鋼屈服強度700-900MPa，抗拉強度800-930MPa，延伸率18-30%， 鋼板1/2厚度位置的-40°C橫向沖擊功100-170J，鋼板1/2厚度位置的-40°C縱向沖擊功 160-220J，鋼板1/4厚度位置的-40°C橫向沖擊功110-170J，鋼板1/4厚度位置的-40°C縱 向沖擊功140-220J ;鋼板1/4厚度位置的硬度為240-290HBW，鋼板厚度6-85mm。
[0028] 超厚海洋石油機械用半弦板型鋼所用鋼的制造方法，包括步驟如下：
[0029] (a) KR鐵水預處理：將P彡0. 09 %的高爐冶煉鐵水或電爐冶煉鐵水通過KR預脫 硫使 S < 0· 005% ;
[0030] (b)轉爐吹煉：將步驟（a)預處理后的鐵水進行轉爐吹煉，轉爐終點成分 C 彡 0· 04%、S 彡 0· 010%、P 彡 0· 008%，終點溫度 1640 ~1660°C ;
[0031] (c)脫氧合金化：轉爐吹煉后加入鈦，采用全鈦方式進行脫氧，控制終點 [0] 550ppm ；
[0032] (d) RH精煉：脫氧合金化后在真空度彡IOOPa條件下的處理10-20min，純脫氣時間 彡6min，然后加入1?鐵線進行1?處理，1?處理后[Ca]10-25ppm ;
[0033] (e)連鑄坯鑄造：連鑄階段中包過熱度控制在10_25°C，全程溫度波動范圍 < 10°C ;鑄坯入坑緩冷40-50小時，緩冷終止溫度在< 300°C，冷卻得連鑄坯。
[0034] 所述步驟（c)中鈦的加入量按照3-3. 7公斤/噸鋼控制，進一步優選3. 3-3. 5公 斤/噸鋼。
[0035] 上述超厚海洋石