[发明专利]一种海洋平台用螺栓钢及其制造方法

说明书

本发明属于特殊螺栓钢的制造技术领域，特别涉及一种海洋平台用螺栓钢及其制造方法。该螺栓钢由以下质量百分比的组分组成：C：0.29～0.31％，Si：0.20～0.30％，Mn：0.90～0.99％，P：≤0.02％，S：≤0.02％，Cr：1.04～1.09％，Mo：0.22～0.24％，Ni：0.17～0.19％，Cu：0.10～0.13％，V：0.06～0.09％，Ti：0.01～0.02％，Nb：0.02～0.05％，H：≤0.0002％，O：≤0.0015％，余量为铁和不可避免的杂质。本发明的螺栓钢更耐腐蚀且力学性能优异，且在低温条件下力学性能保持良好，非常适合在海洋平台的环境中使用。

技术领域

本发明属于特殊螺栓钢的制造技术领域，特别涉及一种海洋平台用螺栓钢及其制造方法。

背景技术

能源作为重要的物质基础和生产要素，一直关乎着世界各国经济发展的命脉。油气资源作为能源结构中的重要组成部分，是当今能源消费的主要形式。目前陆地油气资源经过长期的开采已经面临枯竭，与之相比，海洋拥有丰富的油气资源。海洋资源作为重要的能源储备和新能源对象，已逐渐成为各国争先勘探和开发的热点。

海洋平台是海洋生产和生活所依赖的基础设施，其建造、安装和维护等需要投入大量人力、物力、财力，耗资巨大。同时平台所处海洋环境恶劣复杂，受到风、海浪、海冰、潮汐等多种荷载作用以及地震、海啸等因素的影响。海水腐蚀、海洋生物附着、海床基础冲刷、材料老化以及结构疲劳损伤等不利因素也会造成平台结构受损，严重影响结构的安全性和耐久性，平台一旦发生事故便会造成难以估量的经济损失和人身伤害。

海洋平台的建设需要较多的高强度紧固件。由于海洋环境的特殊情况，对高强度紧固件用钢性能指标的要求较高，不仅要求其具有高的强度，也需要具有极高的耐低温冲击性能，耐腐蚀性能。

目前具有代表性的8.8级高强度螺栓，一般采用中碳CrMo钢或CrNiMo 钢，常见的高强度螺栓一般采用成本较低的4140钢。4140钢合金含量低，热处理后综合机械性能较好，成本低，目前被广泛用作制作螺栓。4140钢8.8 级螺栓，使用抗拉强度在860～960MPa。4140钢调质后机械性能较好，但因 4140钢淬透层深度不足(1/2R处调质无法淬透)等问题，表面与1/2R处硬度差较大，存在耐腐蚀性能差的问题，在极端低温、恶劣环境下，其耐低温冲击、耐蚀性会变差，4140钢材料无法在海洋平台这种极端低温、长期浸泡在具有腐蚀性的海水中，同时需要遭受长时间的日光暴晒等恶劣环境中使用。

因此，迫切希望开发出成本与4140钢材质相差不大，但耐蚀性、耐低温冲击比4140钢好的新型螺栓用钢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海洋平台用螺栓钢及其制造方法，以解决现有的螺栓钢耐极端低温、耐长期海水腐蚀性能差而不能适应海洋环境的问题。

一种海洋平台用螺栓钢，由以下质量百分比的组分组成：C：0.29～0.31％， Si：0.20～0.30％，Mn：0.90～0.99％，P：≤0.02％，S：≤0.02％，Cr：1.04～ 1.09％，Mo：0.22～0.24％，Ni：0.17～0.19％，Cu：0.10～0.13％，V：0.06～ 0.09％，Ti：0.01～0.02％，Nb：0.02～0.05％，H：≤0.0002％，O：≤0.0015％，余量为铁和不可避免的杂质。

优选地，螺栓钢的硬度在35HRC以下，抗拉强度在860MPa以上，-101℃的冲击能量在27J以上。

优选地，螺栓钢的硬度在30HRC以下，抗拉强度在880MPa以上，-101℃的冲击能量在40J以上。

优选地，螺栓钢的圆钢直径在120mm以下。

一种如前所述的海洋平台用螺栓钢的制造方法，包括以下步骤：

(1)按设计成分取原料进行熔化、精炼、铸造得铸坯；