[发明专利]R4级系泊链用钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于低合金钢技术领域，具体是指一种R4级系泊链用钢及其制备方法。

背景技术

系泊链产品主要用于海洋石油开采用浮式制备系统、半潜式钻井平台、单点系泊结构和浮式制备储油轮以及其它海洋开发设施，近年来，随着海洋资源开放的深入发展，尤其是海洋采油，海洋勘探、国防建设等海洋设施需要使用大量的系泊链，由于海洋尤其是深海恶劣的作业环境和海洋设施的大型化，对系泊链用钢的综合性能提出了更为苛刻的要求，不仅要求强度高，韧性好，重量轻，还要求耐海水腐蚀、抗疲劳、耐磨损以及优良的焊接性能和较好的焊口低温冲击韧性。在系泊链的制链工艺过程中，棒材要经闪光焊接后，制成上千米长的链条，整条链条再经淬火+回火的调质热处理。大型链条在其表面和焊缝处极易产生淬火和回火裂纹缺陷，一旦产生这样的缺陷，其中有裂纹的链环必须从整个链条中取掉而重新制作，这将大幅度地增加能耗，降低制备效率。另外在焊接过程中，焊缝处主要元素如C、Si、Mn等的烧损和堆积，会降低焊缝处的力学性能。因此通过成分的优化设计和冶炼过程的精确控制，降低钢种的热处理敏感性，提高焊口部分的力学性能，保证大直径棒材（直径为70～160mm）的淬透性是本钢种设计和制备的关键。由于链条长期浸泡在海水中，因此要求系泊链用钢不仅有较高的强度和韧性配合，而且还要求具有耐海水腐蚀、抗疲劳耐磨等性能。目前国内所制备的船用三级锚链钢已远远不能满足以上海洋系泊链性能要求。因此，海洋系泊链用钢的研究和制备显得尤为重要和迫切。

在本发明之前，申请号为00109053.4的中国专利，公开了一种高强度、高韧性、耐腐蚀的系泊链用钢及其制备工艺，该钢含有(重量%)C：0.25-0.33%、Si：0.15-0.30%、Mn：1.45-1.75%、Cr：0.90-1.40%、Ni：1.00-1.20%、Mo：0.45-0.65%、Nb：0.02-0.06%、Al：0.020-0.05%、残余及有害元素P≤0.020%、S≤0.015%、Cu≤0.20%、Sn≤0.03%、Sb≤0.01%、As≤0.04%、B≤0.005%、N≤0.009%、O≤0.0020%、H≤0.0002%，其余为Fe，同时其碳当量必须大于1.40。该钢采用EAF+LF+VD+CCM工艺制备，可用于半潜式钻井平台、单点系泊结构和浮式制备储油轮以及其它海洋开发设施的R4级系泊链，亦可用于一些要求较高的船舶锚链。但实践证明该技术存在以下几个问题：碳当量较高，影响焊接性能；电炉制备相对于转炉成本较高；合金成分总体设置较高，导致材料的组织在交货的时候需进行退火处理，否则材料在放置过程中出现组织转变，产生组织应力，导致材料出现内部裂纹。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度、高韧性、低成本、耐腐蚀的R4级系泊链用钢及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的R4级系泊链用钢，其化学成分按重量百分比计为：C:0.15～0.24%、Si:0.15～0.30%、Mn:1.2～1.60%、P≤0.025%、S≤0.025%、Cu≤0.02%、Cr:0.8～1.3%、Ni:0.70～1.30%、Mo:0.2～0.50%、Al:0.02～0.05%、As≤0.0050%、Sb≤0.0050%、Sn≤0.0050%、N≤0.0050%、O≤0.0020%、H≤0.0020%，其余为Fe和不可避免的杂质。

进一步地，所述R4级系泊链用钢的化学成分重量百分比含量根据系泊链用钢的直径不同不同分为如下两种：

70mm≤直径≤120mm时含量为：C:0.15～0.20%、Si:0.15～0.25%、Mn:1.2～1.40%、P≤0.025%、S≤0.025%、Cu≤0.02%、Cr:0.8～1.1%、Ni:0.70～1.10%、Mo:0.2～0.50%、Al:0.02～0.05%、As≤0.0050%、Sb≤0.0050%、Sn≤0.0050%、N≤0.0050%、O≤0.0020%、H≤0.0020%；

120mm＜直径≤160mm时含量为：C:0.20～0.24%、Si:0.20～0.30%、Mn:1.35～1.60%、P≤0.025%、S≤0.025%、Cu≤0.02%、Cr:1.0～1.3%、Ni:1.0～1.30%、Mo:0.2～0.50%、Al:0.02～0.05%、As≤0.0050%、Sb≤0.0050%、Sn≤0.0050%、N≤0.0050%、O≤0.0020%、H≤0.0020%。