專利名稱：一種低裂紋敏感海洋平臺(tái)用結(jié)構(gòu)鋼板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于低合金高強(qiáng)度鋼生產(chǎn)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種基于爐卷軋機(jī)的控制軋制及軋后正火熱處理的低裂紋敏感海洋平臺(tái)用結(jié)構(gòu)鋼板及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
步入新世紀(jì)，世界已經(jīng)進(jìn)入了能源稀缺時(shí)代，挖掘海洋這座能源寶庫(kù)在國(guó)際政治經(jīng)濟(jì)中扮演重要的角色。海洋工程將是未來(lái)幾年主要發(fā)展方向，也是未來(lái)造船行業(yè)的亮點(diǎn)。 隨著未來(lái)我國(guó)海洋工程裝備制造業(yè)的快速發(fā)展，與之相配套的海洋工程用鋼必然會(huì)成為鋼鐵需求的新亮點(diǎn)，海洋工程用鋼的研發(fā)與生產(chǎn)也將成為大家關(guān)注的熱點(diǎn)。海洋平臺(tái)用鋼是在海洋上進(jìn)行作業(yè)的場(chǎng)所，是海洋石油鉆探與生產(chǎn)所需的平臺(tái)。 它主要分鉆井平臺(tái)和生產(chǎn)平臺(tái)兩大類，在鉆井平臺(tái)上設(shè)鉆井設(shè)備，在生產(chǎn)平臺(tái)上設(shè)采油設(shè)備。因海洋平臺(tái)支撐數(shù)百噸的各種設(shè)備，且服役期比船舶類高50%，所以海洋平臺(tái)用鋼板必須具有高強(qiáng)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(guó)內(nèi)外海洋平臺(tái)用鋼種類海洋平臺(tái)用鋼的標(biāo)準(zhǔn)主要有Enl0225、API、BS7191、 NORSOR以及船標(biāo)，主要交貨方式為TMCP (熱機(jī)械控制工藝)、正火及調(diào)質(zhì)態(tài)。目前國(guó)際海洋平臺(tái)用鋼主要級(jí)別為355，，420，，460MPa(屈服強(qiáng)度)，主要牌號(hào)有350ΜΙ^級(jí)的Εη10225 的 S;355、API 的 API2H -50、BS7191 的 350EM、船標(biāo)的 E36 ；420MPa 級(jí)的 Enl0225 的 S420、 API 的 API2Y-60、船標(biāo)的 E40、E420 等；460MPa 級(jí)的 Enl0225 的 S460、船標(biāo)的 E460。我國(guó)目前尚無(wú)專用的海洋平臺(tái)用鋼標(biāo)準(zhǔn)，所用鋼種大多采用美國(guó)海洋結(jié)構(gòu)用鋼API規(guī)范或由船用鋼、壓力容器用鋼等移植而來(lái)，且要滿足我國(guó)海上固定(移動(dòng))平臺(tái)入級(jí)與建造規(guī)范的要求。近十年來(lái)，國(guó)產(chǎn)海洋平臺(tái)鋼板已經(jīng)被廣泛采用，EH36以下平臺(tái)用鋼基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化， 占平臺(tái)用鋼量的90%，但關(guān)鍵部位所用大厚度、高強(qiáng)度鋼材仍依賴進(jìn)口。國(guó)內(nèi)海洋平臺(tái)用鋼主要產(chǎn)品牌號(hào)為 A、B、D、E(Z15, Z25, Z35)、AH32 FH32 (Z35)、AH36 FH36 (Z15，Z25, Z35)、 API2H、Cr42、Cr50等。海洋平臺(tái)用鋼市場(chǎng)需求我國(guó)“十一五”期間共計(jì)劃開發(fā)建設(shè)15個(gè)油氣田，建設(shè)76座海洋平臺(tái)，6條浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船(FP- SO)，鋪設(shè)1400多公里海洋管線，用鋼總量170萬(wàn)t。加上七、八十年代舊油氣田和海洋平臺(tái)需要更新，總用鋼量估計(jì)在300 萬(wàn)t以上。隨著我國(guó)海洋開發(fā)的不斷發(fā)展，對(duì)海洋平臺(tái)用鋼的需求量進(jìn)一步加大。因此急需大力開發(fā)高強(qiáng)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(tái)用結(jié)構(gòu)鋼板。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有的鐵素體+珠光體組織的高強(qiáng)船板鋼存在的性能不穩(wěn)定、強(qiáng)韌性能不足的問題。本發(fā)明的目的在于提供一種低裂紋敏感海洋平臺(tái)用結(jié)構(gòu)鋼板及其熱處理方法，該鋼板采用Nb、V、Ti微合金成分，在爐卷軋機(jī)上通過(guò)低焊接裂紋敏感性指數(shù)(Pcm)、低磷和低硫及正火熱處理工藝，生產(chǎn)的鋼板綜合性能好，是一種高品質(zhì)的船體結(jié)構(gòu)用鋼。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種低裂紋敏感海洋平臺(tái)用結(jié)構(gòu)鋼板，其特征在于該鋼板化學(xué)成分質(zhì)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%，余量為 Fe 和不可避
免雜質(zhì)。該鋼板化學(xué)成分質(zhì)量百分比優(yōu)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%，其余為 Fe 和不可避免雜質(zhì)。一種低裂紋敏感海洋平臺(tái)用結(jié)構(gòu)鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于該方法在爐卷軋機(jī)上采用板坯連鑄，控制軋制工藝及軋后正火熱處理生產(chǎn)工藝，具體工藝步驟如下
1)將鋼水澆鑄成150-220mm滿足化學(xué)成分要求的厚板坯；軋前進(jìn)行裝爐加熱，加熱爐出鋼溫度為1150-1210°C，加熱時(shí)間lO-iaiiin/cmX板坯厚度cm ；其中，厚板坯的化學(xué)成分質(zhì)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%, 余量為！^和不可避免雜質(zhì)。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)精軋后快速進(jìn)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(shí)間1.OH (H為鋼板厚度)。本發(fā)明在中厚板軋機(jī)條件下，通過(guò)低Pcm、低磷和低硫及正火熱處理工藝，成功的生產(chǎn)低裂紋敏感D36海洋平臺(tái)用結(jié)構(gòu)鋼板，綜合性能好，力學(xué)性能ReJ355N/mm2，Rffl :490飛30 N/mm2，斷后伸長(zhǎng)率A>21%，-20°C夏比沖擊吸收功縱向值>34J，Z向拉伸斷面收縮率>35%，冷彎性能良好，是一種高品質(zhì)的船體結(jié)構(gòu)用鋼。
圖1是本實(shí)施中鋼板的厚度方向1/4處的金相組織圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
一種本發(fā)明所述的低裂紋敏感海洋平臺(tái)用結(jié)構(gòu)鋼板，按重量百分比設(shè)計(jì)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%，其余為 Fe 和不可避免雜質(zhì)。其中Nb:0. 030%, V:0. 060%, Ti: 0. 020%。在3500爐卷軋機(jī)條件下，采用板坯連鑄，控制軋制及軋后正火熱處理生產(chǎn)工藝， 具體工藝措施如下
生產(chǎn)工序方面，包括冶煉、加熱、粗軋、精軋、ACC工序、正火熱處理。按以上成分冶煉并澆鑄成150mm厚板坯；將板坯送入加熱爐，加熱爐出鋼溫度 1195°C，加熱時(shí)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 ；精軋后快速進(jìn)入ACC控冷，冷速3°C /s， 返紅溫度750°C ；正火溫度890°C，保溫時(shí)間19分鐘；產(chǎn)品厚度19mm。
實(shí)施例2
一種本發(fā)明所述的低裂紋敏感海洋平臺(tái)用結(jié)構(gòu)鋼板，按重量百分比設(shè)計(jì)的成分與實(shí)施例1相同。具體工藝措施如下
按以上成分冶煉并澆鑄成150mm厚板坯；將板坯送入加熱爐，加熱爐出鋼溫度1204°C， 加熱時(shí)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 ；精軋后快速進(jìn)入ACC控冷，冷速5°C /s，返紅溫度700°C ；正火溫度890°C，保溫時(shí)間38分鐘；產(chǎn)品厚度38mm。本發(fā)明在3500爐卷軋機(jī)上通過(guò)低Pcm、低磷和低硫及正火熱處理工藝，成功的生產(chǎn)了低裂紋敏感D36海洋平臺(tái)用結(jié)構(gòu)鋼板。圖1是實(shí)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(chǎn)品的= 385-390 N/mm2,Rm = 520-525 N/mm2,斷后伸長(zhǎng)率A=31. 5%，一 20°C夏比沖擊吸收功縱向值=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(zhì)的高強(qiáng)度船體結(jié)構(gòu)用鋼。
權(quán)利要求
1.一種低裂紋敏感海洋平臺(tái)用結(jié)構(gòu)鋼板，其特征在于該鋼板化學(xué)成分質(zhì)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%, 余量為！^和不可避免雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低裂紋敏感海洋平臺(tái)用結(jié)構(gòu)鋼板，其特征在于該鋼板化學(xué)成分質(zhì)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%，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)。
3.一種低裂紋敏感海洋平臺(tái)用結(jié)構(gòu)鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于該方法在3500爐卷軋機(jī)上采用板坯連鑄，控制軋制工藝及軋后正火熱處理生產(chǎn)方法，具體工藝步驟如下1)將鋼水澆鑄成150-220mm滿足化學(xué)成分要求的厚板坯；軋前進(jìn)行裝爐加熱，加熱爐出鋼溫度為1150-1210°C，加熱時(shí)間10-13min/CmX板坯厚度cm ；厚板坯的化學(xué)成分質(zhì)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%, 余量為！^和不可避免雜質(zhì)；2)粗軋工序中，開軋溫度為1100-1150°C，粗軋終軋溫度>1040°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)精軋后快速進(jìn)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(shí)間1.OH (H為鋼板厚度)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低裂紋敏感海洋平臺(tái)用結(jié)構(gòu)鋼板及其生產(chǎn)方法，該鋼板化學(xué)成分質(zhì)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%，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)。本發(fā)明在中厚板爐卷軋機(jī)條件下，通過(guò)低Pcm、低磷和低硫及正火熱處理工藝，生產(chǎn)低裂紋敏感海洋平臺(tái)用結(jié)構(gòu)鋼板，綜合性能好，是一種高品質(zhì)的船體結(jié)構(gòu)用鋼。
文檔編號(hào)C22C38/14GK102352463SQ201110319500
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者朱愛玲 申請(qǐng)人:南京鋼鐵股份有限公司