一种高韧性海洋工程用钢板及其制造方法，明属于海洋工程用钢技术领域。化学成分重量百分数为：C?0.03-0.08％，Si0.10-0.30％，Mn1.0-1.60％，Alt0.03-0.04％，Nb0.03-0.06％，V0.05-0.09％，Ti0.010-0.02％，Mo0.1-0.4％，Ni0.1-0.4％，Cu0.1-0.4％，P＜0.01％，S＜0.005％，Nb+V+Ti≤0.12％，其余为Fe和不可避免杂质。通过添加少量Ni，并采用合理的控轧控冷工艺，保证钢板低温韧性，省略热处理工艺，降低生产成本，所得10-50mm钢板具有良好的强塑性、可焊性、抗层状撕裂性能以及落锤等综合力学性能优异；并且，工艺简单，可广泛应用于固定式、自升式以及半潜式海洋平台的关键部位。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于海洋工程用钢
，特别是涉及一种，成本低、塑性强、焊接性、抗层状撕裂以及落锤等综合力学性能优良。
技术介绍
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 0C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低温韧性。而自升式平台和半潜式平台等高等级海洋平台对超高强海洋工程用钢的需求量日益增多，当自升式平台的桩腿采用低级别钢板容易造成桩腿升起时，重心提高，平台稳定性降低，因此有必要提高强度，减轻桩腿的重量，降低重心，保证平台安全。海洋平台为大型焊接结构设备，焊接部位多，焊接性能优劣直接影响到焊接效率。 提高焊接线能量，免除焊后热处理对于缩短海洋平台的制造周期和降低成本具有重要意义。海洋平台用钢要求厚度方向有良好的抗层状撕裂性能，而层状撕裂在外观上没有任何迹象，现有的无损检测手段又难以发现，即使能判断结构中有层状撕裂，也很难修复，造成巨大的经济损失。因此，保证海洋平台用钢具有良好的抗层状撕裂性能是必要的。研发低成本高韧性海洋平台用厚板具有重要现实意义。公开号为CN1218115A专利技术专利提出铜硼系低碳及超低碳贝氏体高强钢的生产方法，但其厚度较低仅为6-16mm，并未研究焊接性能等性能。公开号为CN101165202A专利技术专利提出具有高焊接热影响区韧性的高强钢及其制造方法，其生产工艺为TMCP+回火工艺，增加了生产工序，成本增加。公开号为CN101812642A专利技术专利提出一种超细晶贝氏体高强钢及其制造方法， 其强度较高，达到690MPa，但低温韧性较低，仅能满足-20°C，未研究层状撕裂性能。公开号为CN101818304A和CN101255528A专利技术专利提出一种超大线能量焊接高强钢及以及超低温韧性优异的含铌钢板，但其屈服强度分别为460MPa和480MPa，强度级别较低。公开号为CN101984119A以及CN101845597专利技术专利提出的专利强度级别达到 690MPa，但其生产工艺均为调质，热处理工艺增加了生产成本。公开号为CN101781742A专利技术专利提出了采用TMCP工艺生产超高强度和低温冲击韧性的中厚板钢，其工艺简单，强度级别达到550MPa，-60°C冲击大于37J，但是其添加了 Cr 元素，成本增加，而且其厚度为18 40mm，厚度较薄，未研究焊接、抗层状撕裂等海洋工程用钢需要的性能。公开号为CN101418417A专利技术专利提出宽厚规格高强度船板钢的及生产工艺，但其强度级别较低，为390MPa。公开号为CN101705434A专利技术专利提出具有超高强度和冲击韧性的船板钢及制备方法，钢板屈服强度为620MPa，抗拉强度为720-890MPa，_60°C冲击功大于41J，但其Cu、Cr、 Mo, Ni含量较高并采用淬火和回火工艺，成本较高。公开号为CN101906591A和CN101775559A专利技术专利提出一种超高强船板钢及其生产方法。其 Re > 550MPa,Rm > 670MPa，伸长率> 20%，_60°C冲击功> 60J 或 200J，Z 向断面收缩率> 35%，但其采用TMCP+回火工艺，并且Cu、Cr、Mo、Ni含量较高，生产成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，钢板的厚度范围10-50mm ；采用TMCP工艺技术生产高强度高韧性、易焊接并具有良好抗层状撕裂性能的海洋工程用钢，满足了目前国内市场对高等级海工用钢的需求。本专利技术的海洋工程用钢板的成分重量百分含量为C 0. 03-0. 08 %, SiO. 10-0. 30 %，Mnl. 0-1. 60 %，AltO. 03-0. 04 %，NbO. 03-0. 06 %，V0. 05-0. 09 %， TiO. 010-0. 02 %，MoO. 1-0. 4 %，NiO. 1-0. 4 %，CuO. 1-0. 4 %, P < 0. 01 %, S < 0. 005 %,Nb+V+Ti彡0. 12%，其余为!^e和不可避免杂质。尽量采用宽铸坯，降低展宽比(展宽比彡1.6)，严格控制终冷温度，生产钢板厚度规格为10 50mm，钢板微观组织为块状铁素体、针状铁素体和少量珠光体。性能指标为屈服强度彡500MPa，抗拉强度610_770MPa，延伸率彡18%, _60°C的 1/4处和心部常规冲击功均值彡100J，-40°C时效冲击功超过200J的钢板，Z向断面收缩率超过35%。成分设计特点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% ；严格控制铸坯内部质量，要求铸坯低倍检验中心偏析低于 C类1.0，针对海洋工程用钢对低温韧性要求较高，采用低碳和低碳当量的成分设计，C含量控制在0. 06%以下，在提高韧性的基础上保证焊接性能；添加少量M进一步提高低温韧性，利用微合金元素Nb、V、Ti的细晶强化和析出强化作用以及Mn的固溶强化作用提高强度，弥补低碳导致的钢板强度不足的问题；添加Mo元素抑制铁素体相变，促进针状铁素体相变，保证强韧性。其中，各化学成分及含量在本专利技术中的作用是C 0. 03-0. 08% 碳是钢中的主要元素，对钢板强塑性、韧性以及焊接性能产生直接影响。提高碳含量容易导致强度增加而低温韧性下降，焊接接头性能降低，而碳含量过低则导致冶炼困难，控制难度增加，也利于钢板强度满足要求。为保证厚规格钢板的心部低温韧性，碳含量定为0. 03-0. 08%。Si 0. 10-0. 30% 硅为炼钢脱氧的必要元素，其作用是强烈抑制和延缓过冷奥氏体的碳化物分解，提高奥氏体稳定性，促进针状铁素体，提高钢板强度，过低则影响低温韧性。Mn 1.0-1.60% 锰的成本低廉，能增加钢的强韧性和硬度，是强烈稳定奥氏体的元素。通过Mn的固溶强化作用有利于保证钢板的强度，改善焊接热影响区组织。P彡0. 01%，S彡0. 005% 由于磷和硫是钢中有害元素，对塑性、低温韧性以及焊接性能带来不利影响。为保证钢板的综合力学性能，严格控制S、p含量低于一定水平。4NbO. 03-0. 06% =Nb作为重要的微合金元素之一，在控轧过程中未溶粒子阻止加热时奥氏体晶粒粗化，Nb在位错、亚晶界、晶界上应变诱导析出碳氮化物，抑制了奥氏体的再结晶，使再结晶过程在高温区进行；另一方面加大了未再结晶区的温度范围，从而实现了高温控制轧制，降低了轧制力，在相变前对奥氏体进行多道次的变形积累，为细化铁素体晶粒创造条件，最终保证钢板的强塑性和低温韧性，而且细小弥散的析出物有利于提高钢板强度。V0. 05-0. 09% 微合金元素V在层流冷却过程中和层流冷却后的细小析出物有利于提高钢板强度，而对低温韧性的不利影响较低。TiO. 010-0. 02% 微量的Ti在凝固后析出的TiN较为细小，加热阶段能够有效阻止奥氏体晶粒长大，有利于保证奥氏体晶粒细小均勻。Ti的氮化物颗粒可抑制焊接热影响区晶粒本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：狄国标，王彦锋，麻庆申，沈钦义，杨永达，姜中行，杨春卫，王文军，王龙和，张苏渊，白学军，何元春，吴斌，
申请(专利权)人：首钢总公司，
类型：发明
国别省市：
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