[发明专利]一种海洋钻井平台用钢的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种海洋钻井平台用钢的制备方法。

背景技术

中国专利申请号为200810119506.9公开了一种“控轧控冷海洋平台用钢及其生产方法”，其化学组分及重量百分比含量为：C 0.05～0.09％，Mn 1.20～1.60％，Si 0.20～0.50％，Nb 0.03～0.05％，Ti 0.010～0.020％，V 0.03～0.06％，S≤0.005％，Als 0.020～0.040％，P≤0.015％，余量为Fe及杂质。采用热机械控制工艺过程(TMCP)进行生产，将按成分冶炼好的钢水浇铸成220～250mm厚板坯；将坯料装入板坯加热炉加热，出炉进行轧制。粗轧开轧温度在1060～1160℃；精轧开轧温度在840～940℃；终轧温度在780～820℃；轧制钢板厚度10～60mm。开始冷却温度在760～810℃；终止冷却温度在550～650℃；冷却速率在10～17℃/s。其不足在于：采用TMCP工艺生产的钢板微观组织结构不均匀，带状组织严重，虽然可应用于海洋平台钢结构建造，但不是一种理想的抗层状撕裂钢，因为其Zz≥35％，仅满足基本技术要求，富裕量较小，在施工中仍会发生层状撕裂的问题。

另一项中国专利申请号为94115981.7的文献，其公开了一种“适于高温多湿环境的耐海水腐蚀钢及其制造方法”，通过铸造、热轧后以3～20℃/sec的冷速加速冷却，在400℃～600℃温度范围停止加速冷却，然后空冷。其不足在于：微合金化元素太多，包括难于控制的元素N、REM等，冶炼过程中不易操作，难于控制其成分精度，增加了生产难度，提高了成本，并且成形过程中采用轧后控制冷速冷却工艺，降低了设备利用率和生产效率，难于在实际生产过程中推广应用。

类似的，另一项中国专利申请200610024179.X公开了“一种耐海水腐蚀钢及其生产方法”，该两项耐海水腐蚀钢专利技术的化学成分十分复杂，而且对难于控制的合金元素提出了精度要求，显著增加了生产难度和成本。钢中价格昂贵的合金元素Mo含量较高，是一种不经济的钢种，且钢中Al含量很高，给生产该钢种带来很大困难，尤其是在浇铸过程中，形成的含Al氧化物及氮化物容易堵塞浇铸水口，造成生产事故。

发明内容

本发明的目的在于提出一种海洋钻井平台用钢的制备方法，该钢具有良好的抗腐蚀性能，适于海洋钻井平台使用，并具有良好的抗层状撕裂性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种海洋钻井平台用钢的制备方法，所述钢的化学成分以重量百分数计为：C：0.12-0.15％，Si：0.40-0.60％，Mn：0.60-0.80％，Cr：2.00-2.20％，Al：0.10-0.30％，Mo：0.50-0.70％，P≤0.015％，S≤0.010％，Cu：0.20-0.40％，Ni：1.20-1.40％，Ti：0.025-0.045％，[N]≤0.030％，[O]≤0.0025％，余为Fe和不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤：

1）常规的冶炼，采用吹氩、真空系统精炼，连铸成坯；

2）钢坯均热：温度1150℃-1210℃，保温时间至少为4-6小时；

3）热轧：开轧温度1130-1160℃，终轧温度控制在920-950℃；

4）热处理：在880-920℃条件下进行正火热处理，自然冷却至常温。

以下简述本发明钢中选定各合金元素及成分范围的理由：

C是钢中较为有效、经济的间隙强化元素，控制钢中一定C含量可保障钢的强度，但是过高的C含量会增加偏析程度，降低抗撕裂性能，且使钢的断裂韧性显著降低，综合平衡钢的力学性能和抗撕裂性能，故将C含量的取值范围确定为：0.12-0.15％。

Si是一种廉价的置换强化元素，加入钢中可显著提高钢的强度，如果钢中Si含量偏高，会使钢的韧性，尤其使低温韧性明显降低。

Mn不仅可以增加钢的强度，还可以降低钢的相变温度，通过控制轧制过程，细化晶粒，在提高钢的强度同时提高其断裂韧性，但若钢中Mn含量偏高，则会形成数量较多的MnS。

钢中添加适量Cr，可抑制环C原子扩散，降低C的偏析，有利于抗撕裂性能的提高，另一方面，适量的Cr可提高钢的强度。但过量的Cr含量，会形成沿晶界分布的网状Cr的碳化物，导致钢的脆性增加，降低钢的抗撕裂性能。钢中Ni对强度贡献不大，但可提高钢的韧性，尤其是低温韧性，且钢中添加适量的Ni，可抑制其它合金元素的扩散，减少合金元素偏析，提高抗撕裂性能。