CN103741027B

CN103741027B - 焊接接头ctod大于零点5毫米海洋工程钢及制备方法

Info

Publication number: CN103741027B
Application number: CN201310741874.8A
Authority: CN
Inventors: 麻庆申; 狄国标; 杨永达; 韩承良; 樊艳秋; 王彦锋; 沈钦义; 姜中行; 刘美艳; 张苏渊; 白学军; 何元春
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Group Co Ltd
Priority date: 2013-12-29
Filing date: 2013-12-29
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2033-12-29
Also published as: CN103741027A

Abstract

一种焊接接头CTOD大于零点5毫米海洋工程钢及制备方法，属于海洋工程钢技术领域，化学成分重量%为：C0.05-0.12%，Si0.10-0.40%，Mn1.0-1.50%，Alt0.03-0.04%，Nb0.02-0.06%，Ti0.010-0.02%，Ni0.1-0.5%，P<0.01%,S<0.005%，其余为Fe和不可避免杂质。根据合金元素在钢中的作用调整合金含量，通过严格控制控轧控冷工艺参数，所得10-80mm钢板具有420MPa、-10℃焊接接头CTOD＞0.5mm、抗层状撕裂性能大于35%等综合力学性能。本发明生产的海洋工程用钢综合性能优异，可广泛应用于固定式、半潜式、自升式平台的关键部位。

Description

焊接接头CTOD大于零点5毫米海洋工程钢及制备方法

技术领域

本发明属于海洋工程刚技术领域，特别是涉及一种具有-10℃焊接接头CTOD(裂缝尖端开口位移)＞0.5mm海洋工程用钢及制备方法，具体地说就是一种-60℃的1/4处和心部常规冲击功均值≥100J；-10℃的焊接接头不同位置的CTOD值高于0.5mm，-35℃落锤不断裂，抗层状撕裂性能≥35%的海洋工程用钢。

背景技术

随着我国对石油等不可再生资源的需求不断增长，海洋成为满足石油需求的希望所在。海洋开发进程不断加快，海洋油气业异军突起，年均增长率达到32.3%，迅速成长为中国海洋经济的支柱产业。海洋石油是我国未来二十年能源战略的重点。由于石油天然气开发由陆地向浅海直至温度在-40～-60℃的寒冷地带推进，为保证海洋平台经受住冰块等飘浮物的撞击作用,要求海洋平台结构用钢具有良好的力学性能，尤其是CTOD、抗层状撕裂性能和落锤性能。CTOD为裂纹尖端张开位移，CTOD值越好，低温韧性越好。

公开号为CN102732781A发明专利提出一种-40℃CTOD≥2mm的海洋平台用钢及其生产方法，其CTOD≥2mm，其未添加Nb、Mn等元素，其认为钢中较高的Mn易与钢中不能除净的S反应生成夹杂物MnS，降低钢的断裂韧性，同时认为Nb的低合金未熔化Nb块，导致钢板质量低劣，恶化钢板的断裂韧性。另外，钢中添加B和Ca，仅检测母材CTOD性能，未说明焊接各部位CTOD性能，以及强度、落锤性能情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焊接接头CTOD大于0.5mm海洋工程钢及制备方法，针对目前国内市场对海工用钢低温韧性的需求，提供了在宽厚板生产线上采用TMCP工艺生产具有优异CTOD和抗层状撕裂性能的海洋工程用钢制造方法,屈服强度为420MPa，钢板厚度范围10-80mm。

本发明提供的TMCP工艺生产具有-10℃焊接接头CTOD＞0.5mm和抗层状撕裂性能的海洋工程用钢制造方法，具体包括以下重量百分含量的化学成分组成：C0.05-0.12%，Si0.10-0.40%，Mn1.0-1.50%，Alt0.03-0.04%，Nb0.02-0.06%，Ti0.010-0.02%，Ni0.1-0.5%，P<0.01%,S<0.005%，其余为Fe和不可避免杂质。严格控制控轧控冷参数，生产钢板厚度规格为10～80mm，钢板微观组织为铁素体和珠光体。

成分设计特点：为保证钢板强度和低温韧性，采用低碳成分设计，碳含量低于0.15%，同时添加的Ni含量为0.1-0.5%保证低温韧性；严格控制钢水纯净度，降低杂质元素对力学性能的不利影响，保证P低于0.01%，S低于0.005%，Nb、Ti细化铁素体晶粒尺寸。

本发明采用上述化学成分钢坯，通过TMCP工艺生产优异CTOD和抗层状撕裂性能的海洋工程用钢，其生产工艺具体如下：

1、加热制度：将钢坯加热到1150～1230℃，保证钢坯在炉时间250～400min，既保证钢坯加热充分又抑制奥氏体晶粒过分长大；

2、轧制工艺：轧制分两阶段轧制，即再结晶区轧制和未再结晶区轧制；再结晶区轧制阶段开轧温度950～1150℃，再结晶轧制阶段采用高温低速大压下，再结晶区轧制道次压下率至少保证两道次稳定15～30％，保证钢板的抗层状撕裂性能，控制未再结晶区开轧温度860-910℃，保证钢板心部的晶粒得以细化；终轧温度在790～850℃。

3、水冷工艺：严格控制层流冷却的终冷温度和冷却速度；针对不同厚度规格，终冷温度控制为400～600℃，冷却速度控制在4～9℃/s。

生产工艺优点在于：采用300-400mm厚铸坯生产优异CTOD和抗层状撕裂性能钢板，保证至少两道次压下率为10～35%，保证低温韧性；

本发明生产的钢板较同等级钢板相比较，具有低温韧性优良特点：屈服强度≥420MPa，抗拉强度500MPa，延伸率≥30%，-60℃的1/4处和心部常规冲击功均值≥100J；-10℃的焊接接头不同位置的CTOD性能高于0.5mm，-35℃落锤不断裂和良好抗层状撕裂性能。

以下具体实例来说明本发明的技术方案，但是本发明的保护范围不限于此：

附图说明

图1为60mm厚钢板轧制规程图。

图2为60mm厚钢板横断面的表面显微组织图。

图3为60mm厚钢板横断面1/4位置显微组织图。

图4为60mm厚钢板横断面的心部显微组织图。

具体实施方式

海洋工程用钢板厚度60mm，其化学成分组成为：C0.07%，Si0.3%，Mn1.45%，Alt0.035%，Nb0.032%，Ti0.015%，Ni0.35%，P0.01%,S0.003%，其余为铁Fe和不可避免的杂质。坯料尺寸为300*2000*2700mm，钢板尺寸为60*2090*12000mm，表1是在此成分下的控轧控冷工艺参数，表2是在该工艺参数下得到的力学性能。表3为焊接工艺参数，表4为CTOD结果，表5为抗层状撕裂性能，附图1为60mm厚钢板轧制规程，附图2、附图3和附图4为60mm厚钢板的显微组织。可以看出，钢板组织主要以铁素体和珠光体。

表1轧制工艺参数

板厚/mm	板坯加热温度/	开轧温度/	精轧开轧温度/	终轧温度/	终冷温度/
						60	1200	1150	810	790	520

表2钢板拉伸及常规冲击性能

表3焊接工艺

表4CTOD结果

表5抗层状撕裂性能

Claims

1.一种焊接接头CTOD大于零点5毫米海洋工程钢，其特征在于，其化学成分按质量百分比为：C0.05-0.12%，Si0.10-0.40%，Mn1.0-1.50%，Alt0.03-0.04%，Nb0.02-0.06%，Ti0.010-0.02%，Ni0.1-0.5%，P<0.01%,S<0.005%，余量为Fe和不可避免杂质；

性能指标为：屈服强度≥420MPa，抗拉强度≥500MPa，延伸率≥30%，-60℃的1/4处和心部常规冲击功均值≥100J；-10℃焊接接头不同位置的CTOD性能＞0.5mm，-35℃落锤不断裂，抗层状撕裂性能≥35%。

2.一种权利要求1所述的海洋工程钢的制备方法，包括以下步骤：高洁净钢冶炼—铁水脱硫—转炉顶底复合吹炼—真空处理—铸坯—板坯加热—轧制—水冷；其特征在于，工艺中控制的技术参数如下：

（1）加热制度：将钢坯加热到1150～1230℃，保证钢坯在炉时间250～400min；

（2）轧制工艺：轧制分两阶段轧制，即再结晶区轧制和未再结晶区轧制；再结晶区轧制阶段开轧温度950～1150℃，再结晶区轧制道次压下率至少保证两道次稳定15～30％，控制未再结晶区开轧温度860-910℃，终轧温度在790～850℃；

（3）水冷工艺：终冷温度控制为400～600℃，冷却速度控制在4～9℃/s。