高止裂、抗应变时效脆化特性的耐海水腐蚀钢板及其制造方法技术

高止裂、抗应变时效脆化特性的耐海水腐蚀钢板及其制造方法，其成分重量百分比为：C 0.040～0.070％，Si≤0.15％，Mn 0.85～1.15％，P≤0.013％，S≤0.0030％，Cu 0.90～1.20％，Ni 0.60～1.00％，Mo 0.05～0.30％，Nb 0.010～0.030％，Ti 0.008～0.014％，Al 0.040～0.070％，N≤0.0050％，B≤0.0003％，Ca 0.0010～0.0040％，余Fe和不可避免杂质；该钢板具有高强度，优良的低温韧性、止裂特性及抗应变时效脆化特性，而且钢板还具有优良的耐海水腐蚀性，能够承受大热输入焊接，特别适用于冰海地区的破冰船壳体、海洋平台、跨海大桥、海洋风塔结构、水电金属结构(压力钢管、蜗壳、钢岔管及水轮机金属构件)及压力容器等，并且能够实现稳定批量工业化生产。

Seawater Corrosion Resistant Steel Plate with High Crack Stop and Strain Aging Embrittlement Characteristics and Its Manufacturing Method

Seawater corrosion resistant steel sheets with high crack arrest and strain aging embrittlement resistance and their manufacturing methods are as follows: C 0.040-0.070%, Si less than 0.15%, Mn 0.85-1.15%, P less than 0.013%, S less than 0.0030%, Cu 0.90-1.20%, Ni 0.60-1.00%, Mo 0.05-0.30%, Nb 0.010-0.030%, Ti 0.008-0.014%, Al 0.040-0.70%, N less than 0.0030%. B < 0.0003%, Ca 0.0010-0.0040%, residual Fe and unavoidable impurities; the steel plate has high strength, excellent low temperature toughness, crack arrest and strain aging embrittlement resistance, and also has excellent seawater corrosion resistance, can withstand large heat input welding, especially suitable for ice breaker hulls, offshore platforms, sea-crossing bridges, ocean wind towers in the ice sea area. Hydroelectric metal structures (penstock, spiral case, steel bifurcated pipe and hydraulic turbine metal components) and pressure vessels, and can achieve stable mass industrial production.

【技术实现步骤摘要】
高止裂、抗应变时效脆化特性的耐海水腐蚀钢板及其制造方法
本专利技术涉及耐海水腐蚀钢板，特别涉及一种高止裂、抗应变时效脆化特性的耐海水腐蚀钢板及其制造方法，该钢板屈服强度≥490MPa、抗拉强度≥610MPa、-60℃的夏比冲击功(单个值)≥100J、NDT(无塑性转变温度)≤-80℃的耐海水腐蚀钢板，且可以实现大热输入焊接与钢构件的超低成本制造。
技术介绍
众所周知，低碳(高强度)低合金钢是最重要工程结构材料之一，广泛应用于石油天然气管线、海洋平台、船舶制造、桥梁结构、锅炉压力容器、建筑结构、汽车工业、铁路运输及机械制造之中。低碳(高强度)低合金钢性能取决于其化学成分、制造过程的工艺制度，其中强度、韧性和焊接性是低碳(高强度)低合金钢最重要的性能，它最终决定于成品钢材的显微组织状态。随着科技不断地向前发展，人们对钢的强韧性、焊接性提出更高的要求，即在维持较低制造成本的同时大幅度地提高钢板的综合机械性能和使用性能，以减少钢材的用量而节约成本，减轻钢构件自身重量、稳定性和安全性。目前世界范围内掀起了发展新一代高性能钢铁材料的研究高潮，通过合金组合设计、革新控轧/TMCP技术及热处理工艺获得更好的显微组织匹配，从而使钢板得到更优良强韧性、强塑性匹配、耐海水腐蚀性、更优良的焊接性及抗疲劳性能。现有技术在制造屈服强度≥490MPa、-60℃的低温冲击韧性≥34J的厚钢板时，一般要在钢中添加一定量的Ni或Cu+Ni元素(≥0.30％)(【TheFirth(1986)internationalSymposiumandExhibitonOffshoreMechanicsandArcticEngineering】，1986，Tokyo，Japan，354；“DEVELOPMENTSINMATERIALSFORARCTICOFFSHORESTRUCTURES”；“StructuralSteelPlatesforArcticUseProducedbyMultipurposeAcceleratedCoolingSystem”(日文)，川崎制铁技报，1985，No.168～72；“ApplicationofAcceleratedCoolingForProducing360MPaYieldStrengthSteelplatesofupto150mminThicknesswithLowCarbonEquivalent”，AcceleratedCoolingRolledSteel，1986，209～219；“HighStrengthSteelPlatesForIce－BreakingVesselsProducedbyThermo－MechanicalControlProcess”，AcceleratedCoolingRolledSteel，1986，249～260；“420MPaYieldStrengthSteelPlatewithSuperiorFractureToughnessforArcticOffshoreStructures”，Kawasakisteeltechnicalreport，1999，No.40，56；“420MPaand500MPaYieldStrengthSteelPlatewithHighHAZtoughnessProducedbyTMCPforOffshoreStructure”，Kawasakisteeltechnicalreport，1993，No.29，54；“ToughnessImprovementinBainiteStructurebyThermo-MechanicalControlProcess”(日文)住友金属，Vol.50,No.1(1998),26；“冰海地区使用的海洋平台结构用钢板”(日文)，钢铁研究，1984，第314号，19～43】)，以确保母材钢板具有优异的低温韧性；但钢板NDT很难达到-80℃，钢板的止裂特性、抗应变时效特性及耐海水腐蚀性也均未涉及，钢板的焊接性也不能达到焊前无预热焊后无处理(包括消应、消氢处理)；采用≤50KJ/cm的热输入焊接时，热影响区HAZ的韧性也能够达到-60℃Akv≥34J；但是采用大热输入(≥100kJ/cm)焊接时，焊接热影响区(HAZ)的低温韧性一般比较难以达到，热影响区(HAZ)低温韧性发生严重劣化。大量专利文献只是说明如何实现母材钢板的低温韧性，对于如何在焊接条件下，获得优良的热影响区(HAZ)低温韧性说明的较少，尤其采用大热输入焊接时如何保证热影响区(HAZ)的低温韧性(止裂性、NDT)少之又少，且为了保证钢板的低温韧性，钢中一般均加入一定量的Ni或Cu+Ni元素，钢板大热输入焊接热影响区(HAZ)低温韧性也很少能够达到－60℃(日本专利昭63－93845、昭63－79921、昭60－258410、特平开4－285119、特平开4－308035、平3－264614、平2－250917、平4－143246、美国专利US4855106、US5183198、US4137104)。中国专利申请号201410300713.X、201310244712.3、ZL201310244706.8、ZL201310124065.2、ZL201310244713.8、ZL201210209637.2公开的可以大热输入焊接各类低温钢板，为了保证大热输入焊接热影响区低温韧性，钢中均不可避免地添加一定数量贵重合金元素Cu与Ni，且钢板大热输入焊接热影响区(HAZ)低温韧性较难保证，更没有涉及钢板抗应变时效脆化特性与耐海水腐蚀性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于设计一种高止裂、抗应变时效脆化特性的耐海水腐蚀钢板及其制造方法，该钢板具有高强度，优良的低温韧性、止裂特性及抗应变时效脆化特性，其屈服强度≥490MPa、抗拉强度≥610MPa、-60℃的夏比冲击功(单个值)≥100J、NDT(无塑性转变温度)≤-80℃；而且钢板还要具有优良的耐海水腐蚀性，能够承受大热输入焊接，特别适用于冰海地区的破冰船壳体、海洋平台、跨海大桥、海洋风塔结构、水电金属结构(压力钢管、蜗壳、钢岔管及水轮机金属构件)及压力容器等，并且能够实现稳定批量工业化生产。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：高止裂、抗应变时效脆化特性的耐海水腐蚀钢板是厚板产品中难度较大的品种之一，其原因是该类钢板不仅要求超低C、低碳当量、高强度，优良的低温韧性、止裂特性及抗应变时效脆化特性；而且钢板还要具有优良的耐海水腐蚀性，能够承受大热输入焊接，焊接热影响区具有优良的低温冲击韧性、止裂特性及抗应变时效脆化特性；然而这些性能要求很难同时满足。超低C、低碳当量与高强度，高强度、优良的低温韧性、止裂特性及抗应变时效脆化特性与优良焊接性尤其大热输入焊接性在成分设计和工艺设计上相互冲突，很难调和，即降低C含量、碳当量的同时，很难实现钢板的高强度；在提高强度的同时，很难实现钢板优良的焊接性，尤其大热输入焊接条件下焊接热影响区的低温韧性、止裂特性、抗应变时效脆化特性及焊接接头耐海水腐蚀性严重裂化。如何平衡高强度、低温韧性、止裂特性、抗应变时效脆化特性及耐海水腐蚀性是本产品最大的难点之一，也是关键核心技术；因此本专利技术在关键技术路线、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高止裂、抗应变时效脆化特性的耐海水腐蚀钢板，其成分重量百分比为：C：0.040％～0.070％Si：≤0.15％Mn：0.85％～1.15％P：≤0.013％S：≤0.0030％Cu：0.90～1.20％Ni：0.60～1.00％Mo：0.05～0.30％Nb：0.010％～0.030％Ti：0.008％～0.014％Al：0.040％～0.070％N：≤0.0050％B：≤0.0003％Ca：0.0010％～0.0040％其余为Fe和不可避免的夹杂；且须同时满足如下关系：控制(Cu当量)≥1.20，Cu当量＝(％Cu)+0.43(％Ni)+0.26(％Mo)；[(％C)+2.35(％N)]/0.54[(％Ti)+0.28(％Nb)]≤4.55；Ni/Cu≥0.67；(Ni当量)×(精轧累计压下率ξ)×[(T开轧‑T终轧)/T开轧]≥0.75，其中，Ni当量＝(％Ni)+0.26(％Cu)‑0.35(％Mo)；(淬透性指数η)×V冷速[(T开冷‑T停冷)/(T开冷+T停冷)]≥82.5，淬透性指数η＝0.311C0.5(1+0.64Si)×(1+4.10Mn)×(1+0.27Cu)×(1+0.52Ni)×(1+2.33Cr)×(1+3.14Mo)×25.4；(碳当量Pcm)×[％C]≤0.010，且Ti/N在2.5～3.8之间。...

【技术特征摘要】
1.高止裂、抗应变时效脆化特性的耐海水腐蚀钢板，其成分重量百分比为：C：0.040％～0.070％Si：≤0.15％Mn：0.85％～1.15％P：≤0.013％S：≤0.0030％Cu：0.90～1.20％Ni：0.60～1.00％Mo：0.05～0.30％Nb：0.010％～0.030％Ti：0.008％～0.014％Al：0.040％～0.070％N：≤0.0050％B：≤0.0003％Ca：0.0010％～0.0040％其余为Fe和不可避免的夹杂；且须同时满足如下关系：控制(Cu当量)≥1.20，Cu当量＝(％Cu)+0.43(％Ni)+0.26(％Mo)；[(％C)+2.35(％N)]/0.54[(％Ti)+0.28(％Nb)]≤4.55；Ni/Cu≥0.67；(Ni当量)×(精轧累计压下率ξ)×[(T开轧-T终轧)/T开轧]≥0.75，其中，Ni当量＝(％Ni)+0.26(％Cu)-0.35(％Mo)；(淬透性指数η)×V冷速[(T开冷-T停冷)/(T开冷+T停冷)]≥82.5，淬透性指数η＝0.311C0.5(1+0.64Si)×(1+4.10Mn)×(1+0.27Cu)×(1+0.52Ni)×(1+2.33Cr)×(1+3.14Mo)×25.4；(碳当量Pcm)×[％C]≤0.010，且Ti/N在2.5～3.8之间。2.如权利要求1所述的高止裂、抗应变时效脆化特性的耐海水腐蚀钢板，其特征在于，所述的耐海水腐蚀钢板的显微组织为均匀细小的铁素体+弥散分布的贝氏体，显微组织平均晶粒尺寸在10μm以下。3.如权利要求1或2所述的高止裂、抗应变时效脆化特性的耐海水腐蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘自成，吴勇，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31