[发明专利]海洋采油平台R4S级系泊链条用钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种海洋采油平台R4S级系泊链条用钢及其制造方法。

背景技术

系泊链条产品主要用于海洋石油开采用浮式生产系统、半潜式钻井平台、单点系泊结构和浮式生产设施,由于链条长期浸泡在海水中,条件恶劣，因此要求系泊链用钢不仅强度高、韧性好、抗疲劳、耐磨损等特性，而且还要求具有耐海水腐蚀。

 根据ABS船级社颁布其规范2009版本、明确将R5、R4S钢级列入其最新版规范《GUIDE FOR THE CERTIFICATION OF OFFSHORE MOORING CHAIN-DECEMBER 2009》； DNV船级社同样颁布其《OFFSHORE STANDARD DNV-OS-E302-October 2008》正式规范，将R5、R4S钢级系泊链纳入其中，在R4级别系泊链材料基础上须提高10% 以上抗拉强度（≥960Mpa）、且不能显著增加屈服强度，屈强比≤0.92，同时要确保材料的强度和韧性、疲劳性能和抗应力腐蚀等技术规范规定的要求，ABS、DNV船级社最新版规范对R4、R4S钢级材料的力学性能要求见表1：

表1 

 

从表1可以看出，R4S较R4既要求提高强度到960Mpa以上，屈强比仍要求在0.92以下，且要求较高的冲击韧性。

由于，系泊链条的制造必须通过焊接工艺制造链环，链环的焊接性能又取决于材料的碳当量（Cq）的高低， R4S级系泊链钢在保证其高强度力学性能的同时，还应有低碳当量（Cq）的成分组合，从而决定了R4S级系泊链钢具备“渗碳钢的成分、调质钢的性能”的特性。

同时，系泊链条的制造工艺是采用焊接后+热处理来实现链条的力学性能的，闪光焊接对原材料是重熔和重结晶过程，受高温与氧化的共同作用，焊缝的化学成分相对母材将发生改变，焊接缝两侧会形成热影响区，因此焊缝将成为链条最薄弱的环节。

综上所述，要实现R4S级系泊链钢的高强度性能指标、优良的焊接性能，尤其解决链条最薄弱的环节焊缝及其热影响区的“屈强比（σs/σb）”问题，是R4S级系泊链条用钢制造方法的关键技术。

传统的R4级Mn-Cr-Ni-Mo系列的系泊链条用钢的化学元素Mn含量较高，由于Mn不利于钢碳当量Cq的降低，对钢的淬透性、提高材料强度方面都相对弱，其合金结构，不能强化链条焊缝区域性能，与R4S级系泊链条的力学性能差距较大。设计一种适合的合金化组合，成为开发R4S级系泊链钢急需解决的问题之一。

系泊链条的综合力学性能不仅仅靠原材料良好的焊接性能来实现，还要依靠适当的热处理工艺发挥出材料的潜在性能，满足链条技术指标的各项要求。系泊链条的调质热处理现状是在油（气）炉中连续移动进行的，链条的行进速度决定了链条的加热时间，但链条的淬火和回火时间是一致的。钢材制造厂对材料的调质热处理是在淬火炉或回火炉中分别进行的，材料淬火后根据其淬火硬度选择回火温度或者回火时间使材料达到力学性能指标的要求，其热处理工艺是不连续的。由于R4S级系泊链条尤其是链条焊口对热处理工艺区间要求极窄，钢材制造厂对材料的调质热处理后性能结果往往在链条生产厂得不到实现。统一保温时间（h），调整温度，采用“等效伪连续调质热处理”，模拟链条连续调质热处理工艺，实现链条钢窄区间调质处理，满足链条性能指标，是开发R4S级系泊链钢的又一需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的之一在于克服上述不足，提供一种海洋采油平台R4S级系泊链条用钢，实现R4S级系泊链钢的高强度性能指标、优良的焊接性能，打破R4S级系泊链的屈强比技术壁垒，克服链条最薄弱的环节焊缝，满足标准要求。

本发明的目的之二在于提供一种海洋采油平台R4S级系泊链条用钢的制造方法，实现链条钢窄区间调质处理，满足链条性能指标。

本发明的目的是这样实现的：

一种海洋采油平台R4S级系泊链条用钢，其特征在于：所述链条用钢的化学成分组成为（%重量比）：C 0.20～0.25，Si 0.15～0.30，Mn 0.20～0.60，Cr 0.90～1.30，Mo 0.45～0.60，Ni 0.80～1.20，Nb 0.02～0.06，Al 0.02～0.05，P ≤0.025，S ≤0.025，Cu ≤0.20，[N] ≤0.0120, [O] ≤0.0030,余量为Fe及不可避免的杂质。