[发明专利]一种低屈强比超高强海工钢及其制造方法

说明书

一种低屈强比超高强度海工钢及其制造方法，钢中化学成分按重量百分比计为：C0.06％～0.10％、Si0.2％～0.40％、Mn1.40％～1.65％、P≤0.012％、S≤0.002％、Cu0.15％～0.35％、Ni0.20％～0.45％、Cr0.25％～0.50％、Nb0.020％～0.045％、Mo0.15％～0.30％、Ti0.01％～0.025％、Alt0.02％～0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明钢板屈服强度≥500MPa，抗拉强度610～770MPa，断后延伸率≥16％；屈强比≤0.85，低温韧性优异，‑40℃冲击功≥100J，组织性能均匀的特点。

技术领域

本发明涉及钢铁材料制备领域，尤其涉及一种低屈强比超高强海工钢及其制造方法。

背景技术

钢铁作为海洋工程装备的关键结构材料，广泛应用于海上风电、生产平台以及海底管道等。海工装备服役期一般为30年，比传统船舶服役期长50％，海工装备服役环境十分恶劣，不仅要受到自身重力荷载的作用，还要受到海上风浪、洋流、海底地震等海况条件带来的影响。这就要求海工钢在设计结构和材料选择方面必须考虑特殊的海况条件。因此海洋平台用钢不仅要求具有较高的强度，同时需要良好低的屈强比、低温韧性和焊后性能，以确保塑性失效前有足够的延展性来防止发生灾难性的脆性断裂。为满足海洋工程对高性能高安全服役性的需求，急需开发焊接性能优良的低屈强比超高强度海工钢。

公开号CN102433507B的专利文件“低屈强比易焊接高强钢板及其制备工艺”通过对合金成分合理设计，采用控制轧制及控制冷却工艺，制得的钢板成品厚度≥15mm，组织为铁素体+贝氏体，屈服强度为460-560MPa，抗拉强度为700-790MPa，断后伸长率≥14％，屈强比0.7的低屈强比，焊接性能良好的钢板。但其实施例最大厚度仅为30mm，且无法保证断后延伸率≥16％，无法保证目前海工钢服役需求。

公开号CN102644024B的发明专利“一种低合金低屈强比海洋工程结构用钢及其生产方法”提供一种低合金低屈强比海洋工程结构用钢及其生产方法，低合金成分(仅添加微量的Nb、Ti合金)，合理且便于工业化生产的轧制、水冷，生产出低屈强比、高强度、高韧性的海洋工程结构用钢。但其屈服强度无法保证≥500MPa级，且其实施例中厚度仅为40mm，无法满足大厚度海工钢需求，限制其使用范围。

公开号CN109868412A的专利文件“一种焊前免预热大厚度低碳当量500MPa级高强钢及其制造方法”通过采用合理的化学成分和工艺设计实现对纳米尺度的析出物充分控制，使该产品碳当量不大于0.40％，屈服强度达到500MPa以上，抗拉强度达到600MPa以上，屈强比不大于0.85，且具有高强韧性和焊前免预热等特性。但其无法保证-40℃下冲击韧性，且其要求Alt含量≤0.008％，而目前海洋工程用钢遵循的国际标准及相关船级社规范均对Al元素含量下限进行要求，限制其应用范围。

公开号CN111057965B的专利文件“一种低屈强比的海洋工程用钢及其制备方法”公开了一种低屈强比的海洋工程用钢的制备方法，制备方法采用两次淬火+三次回火的热处理工艺。其Ni含量为3.0％-3.2％，经济性较差，远远超出了船舶及海工用钢合金含量的使用范围。

由以上现有技术可知，目前可用低屈强比和力学性能优良的海工钢存在如下不足：

1、产品厚度规格较小，适用范围窄；

2、合金成本较高，现场控制困难，不利于大规模实施及生产推广。

针对以上不足，本发明通过低贵金属合金含量设计，采用合金成分设计-冶炼-控制轧制-控制冷却-回火工艺耦合设计，最终得到了一种生产最大厚度80mm的低屈强比超高强海工钢及其制造方法。

发明内容