耐深水压力壳体用超高强韧性钢板及其制造方法，其成分重量百分比为：C?0.05％～0.09％、Si≤0.10％、Mn?0.45％～0.95％、P≤0.012％、S≤0.0030％、Cr?0.40％～0.80％、Mo?0.40％～0.80％、Ni?3.50％～5.50％、Cu?0.20％～0.50％、Ti?0.003％～0.010％、Als?0.010％～0.030％、V?0.040％～0.080％、N≤0.0060％、O≤0.0030％、Ca?0.001％～0.004％、其余为铁和不可避免的夹杂。制造方法采用优化TMCP+离线调质工艺(QT)，使成品钢板的显微组织为细小低碳回火马氏体+少量回火下贝氏体，平均晶团尺寸在15μm以下，解决超高强度钢板表面层过度淬火问题，特别适用于超高水头(≥1200m)电站的水电压力水管与钢叉管、极地海洋平台及深水耐压壳体。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超高强度钢板及其制造方法，特别涉及耐深水压カ壳体用超高强韧性钢板及其制造方法，其抗拉强度彡lOOOMPa、屈服强度彡900MPa、-84°C夏比横向冲击功(单个值)彡100J、断裂延伸率δ5彡17%且均匀延伸率Ag彡7%，焊接性优良。
技术介绍
众所周知，低碳(高強度)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、造船、桥梁结构、锅炉容器、建筑结构、汽车エ业、鉄路运输及机械 制造之中；低碳(高強度)低合金钢性能取决于其化学成分与制造エ艺，其中強度、韧性、塑性及焊接性是低碳(高強度)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；随着冶金科技不断地向前发展，人们对超高强钢的韧性、塑性提出更高的要求，即钢板在超低温状态下(< -60°C )，具有抗脆性断裂及塑性失稳断裂能力的同时，断裂延伸率达到抗拉强度SOOMPa及其以下级别钢板的水平；并且在较低的制造成本条件下，大幅度地提高钢板的综合机械性能和使用性能，以减少钢材的用量节约成本，减轻钢构件的自身重量、稳定性和安全性，更为重要的是为进ー步提高钢构件冷热加工性及服役过程中的安全可靠性。目前日韩欧盟范围内掀起了发展新一代高性能钢铁材料的研究高潮，力图通过合金组合设优化计与革新制造エ艺技术相结合，获得更好的复相组织之间的匹配、超细化组织与马氏体/贝氏体精细结构，使超高强钢获得更优良的塑韧性；自2000年以来，研究成果陆续用于新一代高性能钢板的开发，取得了突破性进展，新型高性能钢板问世方兴未艾。现有抗拉强度彡980MPa的高强度钢板主要通过离线调质エ艺(即RQ+T)生产；但是对于钢板厚度彡60mm，也可以采用在线调质エ艺来生产(即DQ+T);为了获得超高强度，钢板必要具有足够高的淬透性，即钢板淬透性指数DI彡3. 50 X成品钢板厚度〖DI =O.311(% C)172 X X X X X X 25. 4 (mm) 3，以确保钢板具有足够高的强度、优良的低温韧性及沿板厚方向显微组织与性能的均匀，因而不可避免地向钢中加入大量Cr、Mo、Ni、Cu、V等合金元素，尤其Ni含量添加到2. 00%以上，导致钢板的碳当量、冷裂纹敏感指数较高，严重影响钢板的焊接性；此外，高合金含量的钢板表(亚)面层易产生过淬火，形成粗大的马氏体组织，使钢板表(近)面层的低温韧性与延伸率严重劣化。较低的延伸率、低温韧性不仅不利于钢板冷热加工性能，而且对钢板的抗疲劳性能、抗应カ集中敏感性、抗裂性及结构稳定性影响较大；在水电工程中的压力水管和涡壳、火电汽轮发电机及海洋采油平台结构等疲劳重载结构上使用时，存在安全较大的隐患；因此大型疲劳重载钢结构采用超高强钢时，一般希望100公斤级高强钢不仅具有优良的强韧性、强塑性匹配及焊接性，而且延伸率确保在14%以上，以保证钢板加工性能与抗疲劳性能。现有大量专利与技术文献只是说明如何实现母材钢板的強度和低温韧性，就改善钢板焊接能性，获得优良焊接热影响区HAZ低温韧性说明较少，也没有涉及如何在提高钢板抗拉强度的同吋，提高钢板的抗拉延伸率及厚度方向力学性能均匀性，更没有指出如何防止钢板表(亚)面层过淬。中国专利申请号201010227961. 8公开的“强韧性、强塑性优良的960MPa级调质钢板及其制造方法”，虽然钢板综合力学性能也达到较高水平抗拉强度> 980MPa、屈服强度彡890MPa、-60°C夏比横向冲击功(单个值)彡47J，但是该钢板制造技术采用控制轧制+离线淬火+回火エ艺，这不仅制造エ序多、制造周期长、制造成本高，而且制造过程耗能也相对较高(钢板轧制结束并自然空冷至室温，随后进行抛丸处理后，再次加热到淬火温度)，不利于节能与环保；更为重要的是该专利技术技术只能解决_60°C条件下钢板的韧性问题，-80°C条件下的超低温韧性储备明显不足，尤其在低温高压カ条件下，钢板低温韧性劣化速度过快；表现为在-80°C超低温条件下，钢板已经进入韧脆转变区，冲击功波动大，焊接接头韧性尤其熔合线、焊接热影响区(HAZ)冲击韧性不能满足要求
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种耐深水压カ壳体用超高强韧性钢板及其制造方法，采用在线TMCP+QT相结合，通过相对低成本的合金组合设计，获得超高強度的同时，钢板塑韧性、焊接性也同样优异，并成功地解决了超高强钢板強度、塑性、低温韧性及焊接性之间的相互矛盾与钢板表(亚)面层过淬的问题，大幅度降低超高强度钢板在超低温条件下的表面缺陷(缺ロ)敏感性；这是本钢种最大的难点之一，也是关键核心技术之一。针对上述要求，本专利技术采用超低C-超低Si-中Mn_(Ti+Nb+V)微合金钢的成分体系作为基础，适当降低酸溶铝Als且Als彡IOX ，控制7 ^ Mn/C 彡 16、奥氏体稳定化指数 A 彡 5.0%、 XN ^ I. 95X10'Ni 当量彡 3. 50%, (Cu+Ni+Mo+Cr)合金化、(％ C) X (% Si) く 6. OX 10' Ca 处理且 Ca/S 比在I.00 3. 00之间且Ca) X (% S)°_18 く 2. 5X 10_3、优化TMCP+离线调质エ艺(QT)，使成品钢板的显微组织为细小低碳回火马氏体+少量回火下贝氏体，平均晶团尺寸在15μπι以下，获得综合性能优良的深水耐压壳体用超高强度钢板，解决超高强度钢板表面层过度淬火问题，特别适用于超高水头(> 1200m)电站的水电压力水管与钢叉管、极地海洋平台及深水耐压壳体。要获得抗拉强度彡lOOOMPa、屈服强度彡900MPa、_84°C夏比横向冲击功(单个值)彡100J、断裂延伸率δ 17%且均匀延伸率Ag彡7 %、优良焊接性的超高强深水耐压壳体钢板；钢板显微组织设计非常重要，显微组织设计包括组织类型、不同相比例、晶粒尺寸、马氏体/贝氏体精细结构及第二相析出物等。对高强调质钢而言，马氏体与下贝氏体混合组织的强韧性、强塑性匹配最好，为了同时达到所有上述性能要求，IOOOMPa级别钢板显微组织应该为低碳回火马氏体为主+少量的低碳回火下贝氏体，改善马氏体与贝氏体本征塑韧性；马氏体、贝氏体板条尺寸均匀细小，以提高板条本身形变协调能力，改善板条本身塑韧性；晶团尺寸(即packet结构)控制在15 μ m以下；其次，packet结构内出现不同位向的变体结构(即block结构中相邻板条分别为Il(KilO )，以细化block结构，提高裂纹扩展所需的能量及packet内部协调形变能力；更重要的是增大相同变体马氏体/贝氏体板条之间的位向角，减小马氏体/贝氏体板条尺寸，增大马氏体/贝氏体板条长宽比(L/W)等马氏体/贝氏体精细结构控制，进ー步细化block结构。为获得上述显微组织与马氏体/贝氏体板条精细结构控制，成分设计与制造エ艺极其关键。众所周知，奥氏体稳定化元素与铁素体稳定化元素对马氏体/贝氏体板条团的形貌、尺寸及精细结构影响具有本质不同，奥氏体稳定化元素对马氏体/贝氏体相变过程的影响主要集中在降低相变温度，铁素体稳定化元素对马氏体/贝氏体相变过程的影响主要体现在延迟相变过程，即奥氏体稳定化元素使马氏体/贝氏体相变在更低温度下进行，而铁素体稳定化元素使马氏体/贝氏体相变发生迟豫；由于奥氏体稳定化本文档来自技高网...
【技术保护点】
耐深水压力壳体用超高强韧性钢板，其成分重量百分比为：C：0.05％～0.09％Si：≤0.10％Mn：0.45％～0.95％P：≤0.012％S：≤0.0030％Cr：0.40％～0.80％Mo：0.40％～0.80％Ni：3.50％～5.50％Cu：0.20％～0.50％Ti：0.003％～0.010％Als：0.010％～0.030％V：0.040％～0.080％N：≤0.0060％O≤0.0030％Ca：0.001％～0.004％其余为铁和不可避免的夹杂；上述元素含量必须同时满足如下关系：C、Mn当量之间的关系：7≤Mn/C≤16；(％C)×(％Si)≤6.0×10？3；Als、Ti与N之间的关系：Als≤10×[(％Ntotal)？0.292(％Ti)]；[(％Als)+(9/8)(％O)]×N≤1.95×10？4；奥氏体稳定化指数A≥5.0％，其中A＝2.54+40.53(％C+％N)+0.43(％Cu+％Ni+％Mn)？0.22(％Al)？2.64(％P+％S)？1.26(％Cr+％Mo)？(％Si)；Ni当量≥3.50％，Ni当量＝(％Ni)+0.21(％Cu)+0.37(％Mn)？0.32(％Mo)？0.27(％Cr)？1.1(％Si)；Ca与S之间的关系：Ca/S在1.00～3.00之间且(％Ca)×(％S)0.18≤2.5×10？3。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘自成，李开杰，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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