[发明专利]大厚度易焊接高强韧性齿条钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种海洋工程用钢，尤其是一种大厚度易焊接高强韧性齿条钢板及其生产方法。

背景技术

随着中国经济的持续发展，人民生活水平的不断提高，对石油等需求也在不断增加。虽然近几年国内造船行业不景气，但是未来潜在市场的开发也刻不容缓。海洋工程装备由于服役环境比较复杂，对用钢的各项技术指标要求极高，不仅要求母材有较高的强韧性能、低温冲击韧性、良好的延展性，更要求焊接后有同样的性能。从目前情况看，屈服强度690MPa，规格177.8mm以下的海洋工程用钢基本实现了国产化，并且占据了海洋工程用钢量的95%以上，而690MPa级，规格177.8mm以上钢板的还被国外垄断。210mm海洋工程用齿条钢焊接后性能达到了木材同样的性能，其推广是将来发展趋势。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高性能的大厚度易焊接高强韧性齿条钢板；本发明还提供了一种大厚度易焊接高强韧性齿条钢板的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明成分的重量百分含量为：C 0.09%～0.11%，Si 0.15%～0.35%，Mn 1.00%～1.10%，P≤0.008%，S≤0.003%，Ni 3.0%～3.2%，Cr 0.80%～0.86%，Mo 0.63%～0.68%，Nb 0.02%～0.03%，V 0.04%～0.05%，Cu 0.20%～0.25%，Al 0.05%～0.07%，B 0.0008%～0.0018%；余量为Fe和微量不可避免的杂质。

本发明所述钢板最大厚度为210mm。

本发明化学成分的设计合理，其中部分元素在本发明中的作用如下所述：

Si、Al：在炼钢过程中作为脱氧剂，合理的Si、Al配比有利于钢的综合力学性能。较高含量的Si会造成钢的焊接性能和韧性下降，将Si控制在0.15%～0.35%，以Al脱氧为主，这样既能达到脱氧效果，也能降低Si的副作用，后期进行Ca处理，球化Al的夹杂物形态，降低Al的副作用。Al还可以可细化晶粒，提高冲击韧性。

P、S：在一般情况下，磷和硫都是钢中有害元素，增加钢的脆性。磷使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏；硫降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹；因此应尽量减少磷和硫在钢中的含量。

Cu：提高钢的耐腐蚀性。

本发明方法包括加热、轧制、缓冷和热处理工序；所述钢板成分的重量百分含量如上所述。

本发明方法所述加热工序：最高加热温度≤1220℃，均热温度1190℃～1210℃，保温9.5h～10.5h。所述加热工序：升温过程中，在290℃～310℃焖钢不少于4h，再以≤40℃/h升温到470℃～490℃保温7.5h～8.5h，然后以40℃/h～60℃/h的速度升温到810℃～830℃保温3.5～4.5小时，最后以60℃/h～80℃/h的速度升温到均热温度。

本发明所述缓冷工序：轧后钢板先升温到640℃～660℃，然后降到230℃～250℃保温3.5h～4.5h，最后升温到620℃～640℃保温59h～61h。

本发明所述热处理工序：钢板在Ac3+30℃～Ac3+60℃保温，保温时间PLC+70min～PLC+90min；回火温度630℃～660℃，保温时间3.5±0.5min/mm。

本发明所述轧制工序：采用两阶段轧制工艺；第一阶段轧制温度为1100℃～1130℃，此阶段单道次压下量为7%～10%，累计压下率为30～40%；第二阶段轧制温度为860～880℃，累计压下率为35%～50%。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明的化学成分设计采用低镍设计，降低了成本，且加入了Cu，增加了钢板的耐腐蚀性；本发明中碳及贵重合金含量较低，具有低碳当量、低裂纹敏感型指数；焊接后高强韧性级别：屈服强度在690MPa以上，抗拉强度在790MPa～895MPa之间；无塑性转变温度TNDT为-90℃；硬度HB≥260；钢板最大厚度可达到210mm。

本钢板通过低成本的成分设计，优化加热缓冷及热处理工序，配套更合理的焊接工艺，使钢板焊接后可达到和母材同样的力学性能要求。采用普通控制轧制工艺，对轧机轧制压力要求更低；采用淬火进行调质，组织更均匀细小，性能更优良。本发明方法生产的钢板具有低的碳当量和裂纹敏感型指数、高强韧性、低温冲击韧性、延伸性能及焊接性良好等特点。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。