[发明专利]一种高断裂韧性420MPa级海工平台用热处理态钢板及制备方法

说明书

本发明涉及一种高断裂韧性420MPa级海工平台用热处理态钢板及制备方法，属于钢铁材料生产的技术领域，解决了现有钢板NDT、CTOD、焊接热影响区CTOD等断裂韧性不足的问题。本发明的钢板的成分按质量百分比计，包括C：0.07％～0.15％，Si：0.10％～0.50％，Mn：1.00％～1.55％，P：≤0.011％，S：≤0.003％，Cr：0.01％～0.65％，Mo：0.01％～0.50％，Ni：0.01％～2.00％，Cu：0.01％～0.45％，Nb：0.005％～0.04％，V：0.02％～0.06％，Al：0.04％～0.12％，N：≤0.012％，Ti：0.007％～0.015％，余量为Fe及其他不可避免的杂质；钢板厚度t为20～150mm。本发明提供的420MPa级海工平台用钢板，其母材和焊接热影响区均具有高断裂韧性，可应用于海工平台结构建造，特别应用于超过2万吨以上规模的深水导管架平台建造。

技术领域

本发明涉及钢铁材料生产的技术领域，尤其涉及一种母材和焊接热影响区均具有高断裂韧性的420MPa级海工平台用热处理态钢板及制备方法，本发明的钢板能够应用于大单重深水导管架平台及极区环境导管架平台。

背景技术

海洋产业发展和海洋石油工业装备国产化的需求对高性能海洋工程结构用钢提出了新的需求。目前，大部分海工装备结构用钢仍然以屈服强度355MPa级别的DH36、EH36高强钢为主，例如我国的主流导管架平台均为15000吨以上的大型导管架，每个平台的DH36高强钢使用量都超过万吨，交货状态主要为正火和热机械轧制(TMCP)，厚度主要为16～80mm为主，少量达到100mm。

随着我国海洋油气勘探与开发向深水、超深水和极区环境推进，处于整体设计合理性和安全性综合考虑，对海工平台结构用钢的要求愈发严苛。一方面，平台规模大型化要求结构钢的等级提高，钢板厚度加大。例如，我国南海流花11-1油田，作业海域水深达到300-400米，建设的深水导管架结构若全部采用355MPa级别钢板，导管架设计总重达到38000吨以上，无法满足现有装备的下水能力。若关键结构和部件采用更高级别高强钢板，导管架总重可节省几千吨，结构钢板的最大厚度可有效降低，满足结构设计和钢板生产规格的极限要求。另一方面，我国油气勘探和开采领域向两极的发展，适应极寒地区海工平台的需求迫切，由此带来的对结构钢更高韧性需求。总之，海工平台及装备所需的高强钢板性能要求正逐步提高，尤其是对装备建造影响较大的应用性能，如钢板NDT、钢板CTOD、焊接热影响区CTOD等断裂韧性，近年来受到越来越多的关注，也成为钢板能否良好应用的关键因素。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种高断裂韧性420MPa级海工平台用热处理态钢板及制备方法，以解决现有海工平台用钢板NDT、CTOD、焊接热影响区CTOD等断裂韧性不足的问题。

一方面，本发明提供了一种高断裂韧性420MPa级海工平台用热处理态钢板，按质量百分比计，所述钢板的成分包括C：0.07％～0.15％，Si：0.10％～0.50％，Mn：1.00％～1.55％，P：≤0.011％，S：≤0.003％，Cr：0.01％～0.65％，Mo：0.01％～0.50％，Ni：0.01％～2.00％，Cu：0.01％～0.45％，Nb：0.005％～0.04％，V：0.02％～0.06％，Al：0.04％～0.12％，N：≤0.012％，Ti：0.007％～0.015％，余量为Fe及其他不可避免的杂质；钢板厚度t为20～150mm。

进一步的，所述钢板的Ni含量与钢板厚度t还应满足：当t≤100mm时，100Ni≥0.3(t/50)+0.05(t/50)²-0.15；当100mm＜t≤150mm时，100Ni≥1.5(t/100)-0.6；其中，Ni指的是Ni元素的质量百分比。