【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料领域，尤其涉及一种具有高延性的抗海水腐蚀疲劳高强海工钢及其制造方法。
技术介绍
1、海洋工程应用环境的特殊性，一直以来对于海工装备和结构用材的服役安全性要求较高。近年来，随着近洋产业正逐步向海洋产业转型升级，海洋装备的服役环境也日趋复杂恶劣，不仅要求海洋工程钢具有良好的强度，还特别提出了要求钢板具有高延展性能和超低温韧性，以应对船舶和海洋工程装备可能遭遇的突发性事故和恶劣海况下的运营安全。美国abs船级社目前已经将高延展性性能指标纳入相关规范“material requirementsfor higher-ductility hull structural steel plates and sections”当中，其目的是在船舶、海洋工程装备和结构发生碰撞时，让钢板吸收碰撞的能量，使之不易出现结构失稳从而提高装备的服役安全性，日本的新日铁、住友金属已经开发出了此类具有高延展性和抗碰撞功能的海洋工程用钢板(“nsafe-hull”系列)，目前已经处于应用阶段。我国目前未形成此类钢板的系统性研究和规模化应用。
2、另一方面，腐蚀疲劳是影响海工装备和结构长期服役的稳定性的关键性因素，其中最大加载应力幅值往往小于材料屈服极限，失效破坏前无任何征兆。在腐蚀疲劳过程中，存在两种基本损伤模式，一是由腐蚀介质引起的腐蚀损伤；二是由交变载荷引起的疲劳损伤，这两种材料损伤方式在该过程中并非简单叠加，而是存在明显的耦合效应。特别是对于海洋工程用钢在其服役环境下长期遭受海洋地域低温、氯离子、干湿循环、风浪与海冰载荷等的
3、长期以来，人们在海洋工程用钢的设计、制造方面更多关注于强度和韧性指标，但对材料的延展性和抗腐蚀疲劳性等隐性安全服役指标关注较少，但随着人类对于海洋资源探索的深入，海洋工程应用向着深海、远海发展，高延展性和抗腐蚀疲劳性所带来的长期服役安全性和稳定性，必将成为海洋工程用钢领域未来需求的必然趋势。
4、相关专利的公开报导:
5、公开号为cn110846554a的专利技术公开了一种具有高延展性的eh32级海洋工程用钢及钢板的制造方法，该专利采用合金减量化的成分设计方案，不添加高价金属和微合金元素，通过三阶段控轧+控冷的tmcp工艺实现钢板的高延展性和低温韧性。但由于三阶段轧制过程需要两次中间坯待温，其工艺过程较为繁琐、生产效率较低。钢板未进行腐蚀疲劳性能评价。
6、公开号为cn108517462a的专利技术提出一种高延展性的eh40级船板钢及其制备方法。该专利以低碳加微合金强化的成分设计，采用两阶段轧制加水冷-空冷-水冷三段式冷却，该技术生产工艺复杂，对冷却设备控制能力要求较高，工艺窗口窄。钢板未进行腐蚀疲劳性能评价。
7、公开号为cn110714171a的专利技术公开了一种高延展性的eh420级别船板钢及其生产方法，该专利以低碳加nb、ti微合金强化结合两阶段轧制加两段式冷却的tmcp方式，利用冷却速度为60℃/s的超快冷技术得到软相铁素体加硬贝氏体的复合组织，但该技术难度较大，实际工业生产中难以达到所需的冷速条件，且在钢板厚度条件上存在局限。钢板未进行腐蚀疲劳性能评价。
8、公开号为cn112899570a的专利技术公开了一种工程用抗腐蚀疲劳钢，该钢以e690钢主元素(c 0.04～0.07％，si 0.20～0.26％，mn 1.45～1.60％，p≤0.01％，s≤0.015％，cr0.44～0.50％)为基础保证综合力学性能要求，通过添加并调控cu、ni、sb特征元素来抑制腐蚀疲劳裂纹萌生和扩展，以满足工程用钢在抗腐蚀疲劳设计上的要求，其腐蚀疲劳强度提高可达52％，但未对钢的低温韧性进行评价。
9、公开号为cn114836694a的专利技术公开了一种船用抗海水腐蚀疲劳超高强钢及制造方法，采用低碳及添加cu、ni、cr、mo、sb、sn元素提高钢的耐腐蚀性能，通过添加si、nb、v-n元素提高钢的疲劳性能，通过各元素之间的相互作用，抑制钢腐蚀疲劳裂纹的萌生及扩展，并配合三阶段轧制工艺，最终得到具有良好的抗海水腐蚀疲劳性能，其腐蚀疲劳寿命是常规钢板的1.5倍，钢板拉伸断后延伸率范围在22％～27％。但该技术在钢的腐蚀疲劳性能上更侧重于腐蚀方面，通过添加种类较多的耐蚀特征元素提升钢的耐蚀性能，不仅提高了冶炼难度和成本，还会因较多合金元素的固溶、析出导致晶格畸变或形成潜在裂纹源，从而对钢的疲劳和延伸性能产生不利影响。
10、公开号为cn114959418a的专利技术公开了一种船用抗海水腐蚀疲劳高强钢及制造方法，采用低碳及添加cu、ni、cr、sb、sn等合金元素提高钢的耐腐蚀性能，通过添加si、nb、v-n等元素提高钢的疲劳性能，添加稀土元素提高钢的纯净度，通过各元素之间的相互作用，抑制钢腐蚀疲劳裂纹的萌生及扩展，配合首阶段低速大压下+二阶段高速大压下的两阶段轧制工艺，最终得到的钢板组织为细化的等轴铁素体+粒状贝氏体+少量珠光体组织，铁素体含量≥85％，其晶粒尺寸10-20μm，钢板具有良好的抗海水腐蚀疲劳性能是常规钢板的1.5倍，钢板拉伸断后延伸率范围在26％～32％。但该技术同样侧重于通过种类较多的耐蚀特征元素和稀土元素的添加提升钢的耐蚀性能，提高了冶炼难度和成本，还会对钢的疲劳和延伸性能产生不利影响。
11、公开号为cn111014292a的专利技术公开了一种提高单机架轧机厚板生产效率的方法，通过一次加热轧制结束后中间坯直接冷却后再二次加热轧制，二次加热至目标温度出钢后直接轧制成品厚度。采用中间坯直接冷却后再次加热轧制的方式，省去了中间坯的降温时间，可显著提高了轧机效率进而大幅提高了轧机机时产量，但该方法由于增加了工艺路径中的加热冷却过程，增加了能源和工业水的消耗，且生产效率提升的幅度还有待商榷。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述问题和不足而提供一种综合性能可达到海洋工程设备长期服役条件，拉伸断后延伸率≥33％，-40℃冲击功≥220j，ndtt温度≤-50℃的具有高延性的抗海水腐蚀疲劳高强海工钢及其制造方法。
2、本专利技术目的是这样实现的：
3、本专利技术通过采用低c+“cr-cu-mo”合金化+v-n微合金化的成分设计，结合二次加热控制轧制和控制冷却工艺调控钢板的显微组织和晶粒尺寸，得到成材率高、强韧性稳定、特别具有抗海水腐蚀疲劳和高延展性的360mpa级钢板。与上述公开专利相比，本专利制备一种适用于海洋工程领域的具有抗海水腐蚀疲劳、高延展性和低温韧性的钢板，其综合性能可达到海洋工程设备长期服役条件，拉伸断后延伸率≥33％，-40℃冲击功≥220j，ndtt温度≤-50℃。
4、一种具有高延性的抗海水腐蚀疲劳高强海工钢，该钢的成分按重量百分比计如下：c:0.045％～0.075％，si:0.35％～0.55％，mn:1.0％～1.40％，cr:2.50％～3.50％，cu:0.20％～0.50本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有高延性的抗海水腐蚀疲劳高强海工钢，其特征在于，该钢的成分按重量百分比计如下：C:0.045％～0.075％，Si:0.35％～0.55％，Mn:1.0％～1.40％，Cr:2.50％～3.50％，Cu:0.20％～0.50％，Mo:0.25％～0.35％，V:0.020％～0.039％，N:0.017％～0.025％，Ca:0.002％～0.005％，P:≤0.01％，S:≤0.002％，Als:0.02％～0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种具有高延性的抗海水腐蚀疲劳高强海工钢，其特征在于，所述海工钢显微组织为铁素体+贝氏体，其中的铁素体体积百分含量为85％～95％，铁素体平均晶粒尺寸8.0～12.0μm。
3.根据权利要求1所述的一种具有高延性的抗海水腐蚀疲劳高强海工钢，其特征在于，所述海工钢钢板屈服强度≥360MPa，抗拉强度490～630MPa，-40℃夏比冲击功≥250J，零塑性转变温度NDTT≤-50℃，拉伸断后延伸率≥33％，最大力延伸率≥28％，钢板厚度为20～50mm。
4.一种权
5.根据权利要求4所述的一种具有高延性的抗海水腐蚀疲劳高强海工钢的制造方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种具有高延性的抗海水腐蚀疲劳高强海工钢，其特征在于，该钢的成分按重量百分比计如下：c:0.045％～0.075％，si:0.35％～0.55％，mn:1.0％～1.40％，cr:2.50％～3.50％，cu:0.20％～0.50％，mo:0.25％～0.35％，v:0.020％～0.039％，n:0.017％～0.025％，ca:0.002％～0.005％，p:≤0.01％，s:≤0.002％，als:0.02％～0.05％，其余为fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种具有高延性的抗海水腐蚀疲劳高强海工钢，其特征在于，所述海工钢显微组织为铁素体+贝氏体，其中的铁素体体积百...
【专利技术属性】
技术研发人员：李家安，赵坦，李文斌，陈妍，金耀辉，朱隆浩，李俊博，柴铁洋，郝未杰，刘帅，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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