[发明专利]低温断裂韧性良好的海洋工程用钢及其制造方法

说明书

本发明公开低温断裂韧性良好的海洋工程用钢及其制造方法。钢中含有C：0.05％～0.10％，Si：0.2％～0.5％，Mn：1.0％～1.5％，Cu：0.20％～0.50％，Cr：1.00％～1.50％，Ni：1.6％～1.8％，P≤0.01％，S≤0.01％，Als：0.01％～0.05％，Nb：0.02％～0.04％，Ti：0.01％～0.02％，V：0.05％～0.07％，其余为Fe和不可避免的杂质。采用两个阶段控制轧制，第一阶段轧制温度为950～1050℃，单道次压下率≥15％；第二阶段轧制温度为840～880℃，单道次压下率大于10％；平均冷速＞3℃/s，返红温度为500～600℃；热处理采用两次淬火+回火方式，钢板的屈服强度≥620MPa，厚度60～100mm，低温断裂韧性良好。

技术领域

本发明属于钢铁材料制备领域，特别具有高强度、厚规格、优良低温韧性及断裂韧性的钢板及其制造方法。

背景技术

随着海洋石油、天然气资源开采日益增长，海洋工程用装备材料的需求不断增加，要求也日益提高。海洋平台用钢板必须具有高强度、高韧性、良好焊接性及厚规格的严格要求，特别对材料的断裂韧性性能极为重视。

高强度、厚规格海洋平台用钢的制造工艺一般采用调质工艺，而如何采用调质工艺生产出厚规格、高强度、优异低温韧性及断裂韧性的海洋工程用钢板是目前研究的重要方向。

公开号为CN104726773B的发明专利提出一种具有良好的-50℃低温韧性正火型高强度压力容器钢板及其制造方法，该专利成分设计如下：C：0.10％～0.22％；Si≤0.40％；Mn：1.10％～1.74％；P≤0.015％；S≤0.010％；Ni≤0.40％；V≤0.18％；N：0.0070％～0.0190％；Als：0～0.025％和Ti：0～0.018％；余量为Fe及不可避免的夹杂。此专利所采用的成分和制备工艺获得的钢板强度较低，低温韧性不足，没有实现良好的断裂韧性，且该专利实现的钢板厚度无法满足海洋工程用特厚钢板要求。

公开号为CN103436784B的发明专利提出一种海洋平台用钢板及其制造方法，该专利成分设计如下：C：0.10％～0.15％；Si：0.20％～0.50％；Mn：1.30％～1.60％；P≤0.015％；S≤0.005％；Als：0.015％～0.055％；Nb：0.030％～0.060％；V：0.040％～0.080％；Ti：0.008％～0.020％；Ni：0.20％～0.40％；余量为Fe及不可避免的夹杂。此专利化学成分及制造工艺实现的钢板强度较低，低温韧性不足，没有实现良好的断裂韧性。

发明内容

本发明的目的在于提出一种具有高强度、优良低温断裂韧性和大厚度尺寸的海洋工程用钢板及其制造方法，为实现本发明目的，本发明者们从合金元素筛选与配比、钢质洁净度控制、工艺优化与参数选择、微观组织控制等几个方面进行了大量且系统的试验研究，最终确定了可满足本发明目的合金元素配比及制备工艺。

具体的技术方案是：

具有良好低温断裂韧性的海洋工程用钢，按重量百分比计，包括以下成分C：0.05％～0.10％，Si：0.2％～0.5％，Mn：1.0％～1.5％，Cu：0.20％～0.50％，Cr：1.00％～1.50％，Ni：1.6％～1.8％，P≤0.01％，S≤0.01％，Als：0.010％～0.050％，Nb：0.020％～0.040％，Ti：0.010％～0.020％，V：0.050％～0.070％，其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明钢中各合金成分的作用机理如下：

C：是保证强度的必要元素，通过固溶强化和析出强化对提高钢的强度有明显作用，但是过高的C含量对钢的延性、韧性，特别是焊接性有负面影响。从经济性和产品性能角度考虑，本发明将C含量控制在0.05％～0.10％。