CN102352463A

CN102352463A - 一种低裂纹敏感海洋平台用结构钢板及其生产方法

Info

Publication number: CN102352463A
Application number: CN2011103195008A
Authority: CN
Inventors: 朱爱玲
Original assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2011-10-20
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2012-02-15

Abstract

本发明公开了一种低裂纹敏感海洋平台用结构钢板及其生产方法，该钢板化学成分质量百分比为：C :0.10-0.15%，Si：0.10-0.50%，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%，Als：0.015-0.050%，Pcm≤0.23%，余量为Fe和不可避免杂质。本发明在中厚板炉卷轧机条件下，通过低Pcm、低磷和低硫及正火热处理工艺，生产低裂纹敏感海洋平台用结构钢板，综合性能好，是一种高品质的船体结构用钢。

Description

一种低裂纹敏感海洋平台用结构钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于低合金高强度钢生产领域，具体地说是一种基于炉卷轧机的控制轧制及轧后正火热处理的低裂纹敏感海洋平台用结构钢板及其生产方法。

背景技术

步入新世纪，世界已经进入了能源稀缺时代，挖掘海洋这座能源宝库在国际政治经济中扮演重要的角色。海洋工程将是未来几年主要发展方向，也是未来造船行业的亮点。随着未来我国海洋工程装备制造业的快速发展，与之相配套的海洋工程用钢必然会成为钢铁需求的新亮点，海洋工程用钢的研发与生产也将成为大家关注的热点。

海洋平台用钢是在海洋上进行作业的场所，是海洋石油钻探与生产所需的平台。它主要分钻井平台和生产平台两大类，在钻井平台上设钻井设备，在生产平台上设采油设备。因海洋平台支撑数百吨的各种设备，且服役期比船舶类高50%，所以海洋平台用钢板必须具有高强度、高韧性、抗疲劳、抗层状撕裂、良好的焊接性、耐海水腐蚀以及好的冷加工性等性能。国内外海洋平台用钢种类海洋平台用钢的标准主要有En10225、API、 BS7191、NORSOR以及船标，主要交货方式为TMCP (热机械控制工艺)、正火及调质态。目前国际海洋平台用钢主要级别为355,，420,，460MPa(屈服强度)，主要牌号有350MPa级的 En10225的S355、API的API2H -50、BS7191的 350EM、船标的E36；420MPa级的En10225的S420、 API的API2Y-60、船标的E40、E420等；460MPa级的En10225的S460、船标的E460。我国目前尚无专用的海洋平台用钢标准，所用钢种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，且要满足我国海上固定(移动)平台入级与建造规范的要求。近十年来, 国产海洋平台钢板已经被广泛采用，EH36以下平台用钢基本实现国产化，占平台用钢量的90%，但关键部位所用大厚度、高强度钢材仍依赖进口。国内海洋平台用钢主要产品牌号为A、B、D、E(Z15, Z25,Z35)、AH32~FH32(Z35)、AH36~FH36(Z15，Z25，Z35)、API2H、Cr42、Cr50等。海洋平台用钢市场需求我国“十一五”期间共计划开发建设15个油气田，建设76座海洋平台， 6条浮式生产储油船(FP- SO)，铺设1400多公里海洋管线，用钢总量170万 t。加上七、八十年代旧油气田和海洋平台需要更新,总用钢量估计在300万t以上。随着我国海洋开发的不断发展，对海洋平台用钢的需求量进一步加大。

因此急需大力开发高强度、高韧性、抗疲劳、抗层状撕裂、良好的焊接性的低裂纹敏感海洋平台用结构钢板。

发明内容

为了解决现有的铁素体+珠光体组织的高强船板钢存在的性能不稳定、强韧性能不足的问题。本发明的目的在于提供一种低裂纹敏感海洋平台用结构钢板及其热处理方法，该钢板采用Nb、V、Ti微合金成分，在炉卷轧机上通过低焊接裂纹敏感性指数（Pcm）、低磷和低硫及正火热处理工艺，生产的钢板综合性能好，是一种高品质的船体结构用钢。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种低裂纹敏感海洋平台用结构钢板，其特征在于：该钢板化学成分质量百分比为：C :0.10-0.15%，Si：0.10-0.50%，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%，Als：0.015-0.050%，Pcm≤0.23%，余量为Fe和不可避免杂质。

该钢板化学成分质量百分比优选为：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%，其余为Fe和不可避免杂质。

一种低裂纹敏感海洋平台用结构钢板的生产方法，其特征在于：该方法在炉卷轧机上采用板坯连铸，控制轧制工艺及轧后正火热处理生产工艺，具体工艺步骤如下：

1）将钢水浇铸成150-220mm满足化学成分要求的厚板坯；轧前进行装炉加热，加热炉出钢温度为1150-1210℃，加热时间10-13min/cm×板坯厚度cm；其中，厚板坯的化学成分质量百分比为：C :0.10-0.15%，Si：0.10-0.50%，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%，Als：0.015-0.050%，Pcm≤0.23%，余量为Fe和不可避免杂质。

2）粗轧工序中，开轧温度为1100-1150℃，粗轧终轧温度≥1040℃；中间坯待温厚度为成品厚度1.5-4.0倍；

3）精轧开轧温度≤950℃，精轧终轧温度≤880℃；

4）精轧后快速进入ACC控冷，冷速≤5℃/s；

5）返红温度：650-750℃；

6）再加热正火温度：870-910℃，保温时间1.0H（H为钢板厚度）。

本发明在中厚板轧机条件下，通过低Pcm、低磷和低硫及正火热处理工艺，成功的生产低裂纹敏感D36海洋平台用结构钢板，综合性能好，力学性能R_eL>355N/mm²，R_m：490~630 N/mm²，断后伸长率A>21%，-20℃夏比冲击吸收功纵向值>34J，Z向拉伸断面收缩率>35%，冷弯性能良好，是一种高品质的船体结构用钢。

附图说明

图1是本实施中钢板的厚度方向1/4处的金相组织图。

具体实施方式

实施例1

一种本发明所述的低裂纹敏感海洋平台用结构钢板，按重量百分比设计的成分为：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%，其余为Fe和不可避免杂质。其中：Nb:0.030%，V:0.060%，Ti: 0.020%。

在3500炉卷轧机条件下，采用板坯连铸，控制轧制及轧后正火热处理生产工艺，具体工艺措施如下：

生产工序方面，包括冶炼、加热、粗轧、精轧、ACC工序、正火热处理。

按以上成分冶炼并浇铸成150mm厚板坯；将板坯送入加热炉，加热炉出钢温度1195℃，加热时间150min；粗轧开轧温度为1150℃，粗轧终轧温度1046℃；中间坯待温厚度47.5mm；精轧开轧温度950℃，精轧终轧温度830℃；精轧后快速进入ACC控冷，冷速3℃/s，返红温度750℃；正火温度890℃，保温时间19分钟；产品厚度19mm。

实施例2

一种本发明所述的低裂纹敏感海洋平台用结构钢板，按重量百分比设计的成分与实施例1相同。

具体工艺措施如下：

按以上成分冶炼并浇铸成150mm厚板坯；将板坯送入加热炉，加热炉出钢温度1204℃，加热时间156min；粗轧开轧温度为1160℃，粗轧终轧温度1055℃；中间坯待温厚度76mm；精轧开轧温度880℃，精轧终轧温度835℃；精轧后快速进入ACC控冷，冷速5℃/s，返红温度700℃；正火温度890℃，保温时间38分钟；产品厚度38mm。

本发明在3500炉卷轧机上通过低Pcm、低磷和低硫及正火热处理工艺，成功的生产了低裂纹敏感D36海洋平台用结构钢板。图1是实施例1的厚度方向1/4处的金相组织图，由图可知钢板1/4处金相组织为F+P组成。产品的R_eL＝385-390 N/mm²，R_m＝520-525 N/mm²，断后伸长率A=31.5%，－20℃夏比冲击吸收功纵向值=204-274J，Z向拉伸断面收缩率60-70%，冷弯性能良好，是一种高品质的高强度船体结构用钢。

Claims

1.一种低裂纹敏感海洋平台用结构钢板，其特征在于：该钢板化学成分质量百分比为：C :0.10-0.15%，Si：0.10-0.50%，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%，Als：0.015-0.050%，Pcm≤0.23%，余量为Fe和不可避免杂质。

2.根据权利要求1所述的低裂纹敏感海洋平台用结构钢板，其特征在于：该钢板化学成分质量百分比为：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%，其余为Fe和不可避免杂质。

3.一种低裂纹敏感海洋平台用结构钢板的生产方法，其特征在于：该方法在3500炉卷轧机上采用板坯连铸，控制轧制工艺及轧后正火热处理生产方法，具体工艺步骤如下：

1）将钢水浇铸成150-220mm满足化学成分要求的厚板坯；轧前进行装炉加热，加热炉出钢温度为1150-1210℃，加热时间10-13min/cm×板坯厚度cm；厚板坯的化学成分质量百分比为：C :0.10-0.15%，Si：0.10-0.50%，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%，Als：0.015-0.050%，Pcm≤0.23%，余量为Fe和不可避免杂质；

3）精轧开轧温度≤950℃，精轧终轧温度≤880℃；

4）精轧后快速进入ACC控冷，冷速≤5℃/s；

5）返红温度：650-750℃；