[发明专利]一种超高强度海洋工程结构用钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于超高强度钢技术领域，特别是提供了一种超高强度海洋工程结构用钢板及其生产方法，具有优良低温韧性、焊接性能及抗层状撕裂性能的超高强度海洋工程结构用钢。

背景技术

海洋工程结构是人类开发海洋资源的重要的超大型焊接钢结构，应用在波浪、海潮、风暴及寒冷流冰等严峻的海洋工作环境中，支撑总重量超过数百吨的平台及钻井设备。这些使用特征决定了海洋海洋工程结构用钢必须具有高强度、高韧性、抗疲劳、抗层状撕裂、良好的可焊性、以及好的冷加工性等性能指标。这对于保证远离陆地的操作人员的生存条件和安全、提高海洋工程结构用钢的使用寿命及独立开发海洋资源具有重要意义。

随着海洋油气勘探和开发技术的提高，海洋油气资源开采逐渐向深水域拓展，采油装备大型化、轻量化、长寿命、可移动是今后发展的必然趋势。因此，海洋工程结构用钢未来需求方向将向高强度、厚规格、良好的可焊性和低温韧性等方向发展。目标100mm以上的钢板已广泛用于自升式平台的桩腿齿条部位；而且，普通360MPa和400MPa级海洋工程结构用钢也已经不能满足需要，屈服强度420～700MPa钢板将成为未来发展的方向；海洋开发区域的日益扩大使海洋用钢的低温韧性更显重要，为保证平台人员安全，《海洋平台入级规范》对不同钢板厚板心部或1/3处低温冲击功提出明确要求，E级钢板需求量将显著增加，但钢板强度及低温冲击功值的提高增加了研发难度。

另外，海洋工程用钢不同于船板的一个重要的特点就是不仅要求沿宽度方向和长度方向有一定的力学性能，而且要求厚度方向有良好的抗层状撕裂性能，一般要求Z向断面收缩率达到35％；由于海洋工程结构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，良好的焊接性能对海洋工程结构用钢的应用至关重要。因此，开发出高强度、高韧性、良好的焊接性能和抗层状撕裂性能的厚规格海洋工程结构用钢对于缓解国内能源紧张的局面意义重大。虽然业界开发了大量超高强度船板钢，但是强度、韧性、焊接及抗层状撕裂等性能均满足超高强海工用钢要求的钢板较少：

公开号为CN101353759A发明专利提出一种屈服强度为550MPa的钢板，其低温韧性仅为-20℃的测量值。

公开号为CN101984119A发明专利提出屈服强度高于690MPa，抗拉强度为770-940MPa，-60℃的冲击不低于46J，其采用TMCP+T、TMCP+L+T、Q+T以及Q+L+T工艺生产超高强船板，但其规格较薄仅为20-50mm，未涉及抗层状撕裂性能和焊接性能，其Ni、Cu含量较高，成本偏高，主要为实验室研究结果。

公开号为CN101418417A发明专利采用TMCP工艺生产高强度钢，屈服强度为390MPa，抗拉为510MPa，其强度偏低。

公开号为CN101705434A发明专利提出一种屈服强度不低于620MPa，抗拉强度720-890MPa，基体和焊接热影响区-60℃夏比冲击大于41J的超高强度船板钢，但其Ni含量高达1.6-1.8％，Cu为1.1-1.3％，Mo为0.4-0.6％，其合金添加量较多，成本较高，对抗层状撕裂及厚板心部力学性能研究较少，厚度规格仅为32mm。

公开号为CN101906591A发明专利采用控轧控冷+回火工艺生产了550MPa级海洋工程结构用钢，但其厚度较薄，最大为60mm，其Ni和Cu含量均为0.7％，成本较高，对心部低温韧性和焊接性能阐述不多。

公开号为CN101781742A发明专利提出了一种18-40mm厚E550的生产方法，其生产工艺为TMCP，而其厚度最大为40mm，厚度较薄，其终冷温度为380-500℃，不利于保证钢板板形，增加了制造难度，专利没有涉及焊接和抗层状撕裂性能。

公开号为CN101812642A发明专利提出了一种采用TMCP工艺生产屈服强度690MPa，抗拉强度为780MPa，-20℃夏比冲击功大于120J的钢板，其夏比冲击功仅为-20℃，最大厚度为60mm。

公开号为CN101538681A发明专利提出了生产屈服强度700MPa高强钢的方法，韧脆转变温度在-60℃以下，但其厚度为9mm。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高强度海洋工程结构用钢板及其生产方法，针对目前国内市场对高等级海洋工程结构用钢的需求，本发明在宽厚板生产线上采用调质工艺(Q+T)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结构用钢。