[发明专利]低碳当量低温使用的大厚度齿条钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低碳当量低温使用的大厚度齿条钢及其制造方法。

背景技术

齿条是自升式海洋平台中的一个关键部件，要求在大厚度的情况下具有高的强度、高的低温韧性，同时，还具有低的碳当量以满足海洋平台制造过程中易焊接的要求。通常，要求齿条钢的屈服强度 3690MPa，抗拉强度在790 ~ 930MPa的范围，延伸率 314%，在钢板1/4厚度处-40°C（或37°C）下的夏比冲击功 3 69J，钢板1/2厚度处-27°C下的夏比冲击功 369J。然而，随着海洋油气勘探和开采向寒冷海域发展，对齿条钢除上述拉伸性能和低碳当量要求外，对其在低温下的冲击韧性提出了更高的要求，要求在-60°C下夏比冲击功 369J。目前，低碳当量可在-60°C下使用的大厚度(厚度达152.4mm)齿条钢板在国内还未见有商业化制造的报道。

授权公告号为CN101984119B的中国发明专利提出了一种屈服强度为690MPa的可在-60°C下使用的超高强度钢板的制备方法，但用该方法制造的最大钢板厚度仅为50mm，远远不能满足海洋平台对大厚度齿条钢板的要求。

专利公开号为103014541A的发明专利披露了一种690MPa级厚规格海洋工程用钢及其制造方法，由此制造的最厚钢板(120mm)的冲击韧性基本达到了-60°C下夏比冲击功 369J的要求。但是，该技术仅能够制造最大厚度为120mm的钢板，不能制造厚度为127mm到152.4mm的需求量很大的大厚度海洋平台用齿条钢板。此外，103014541A披露的海洋工程用钢板碳当量高，即使对厚度仅为120mm的钢板，它的碳当量CEV ( = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Cu + Ni)/15) 都约为 0.73，使得焊接难度显著增加不能满足易焊接的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种可在-60°C下使用，碳当量CEV ￡0.65的低碳当量低温使用的大厚度齿条钢及其制造方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种低碳当量低温使用的大厚度齿条钢，所述钢板以Fe为基础元素，且包含如下化学成分(质量百分比)：C：0.10 ~ 0.16%，Si：0.15 ~ 0.35%，Mn：0.95 ~ 1.25%，P：￡0.010%，S：￡0.005%，Cr：0.45 ~ 0.65%，Mo：0.4 ~ 0.7%， Ni：1.2 ~ 1.6%， Cu：0.2 ~ 0.4%，Alt：0.06 ~ 0.09%， V：0.03 ~ 0.06%，N：￡ 0.007%，B：0.001 ~ 0.002%，余量为Fe 及杂质元素。碳当量CEV ￡0.65。

与专利公开号为103014541A的发明专利相比较，本发明不加入Ti和Nb，但加入的Al显著更高，与此相应，加入的B也相对更高。另外，与103014541A制造的最厚钢板(120mm)的Cr含量相比较，尽管本发明制造的钢板更厚(127 – 152.4mm)，但Cr加入量反而显著更低(见表1所示)。不加Ti是为了防止在钢水的凝固过程中大块TiN的形成从而降低齿条钢板在低温下的冲击韧性，不加Nb是为了降低Nb对焊接性能的不利影响，加入显著更多的Al是为了充分固N和脱氧，加入相对更多的B是为了增加大厚度齿条钢的淬透性，加入显著量少的Cr是为了提高齿条钢板的焊接性能和它的加工工艺性能。

进一步地讲：所述齿条钢板的的碳当量CEV ￡0.65，厚度 ￡152.4mm，采用连铸坯制造。

以下对本发明中所含组分的作用及用量选择作具体说明：

C：是确保钢板强度所必须的元素，提高钢中的碳含量将会增加钢的马氏体转变能力，从而提高钢的强度。但过高的C 含量对钢的延性、韧性不利并显著增加材料的碳当量从而不利于钢板的焊接性能。本发明控制碳含量为0.10 ~ 0.16%。

Si：是钢中的脱氧元素，并以固溶强化形式提高钢的强度。Si 含量低于0.10%时，脱氧效果较差，Si 含量较高时会造成韧性及焊接性能下降。本发明Si 含量控制为0.15 ~ 0.35%。

Mn：是提高钢淬透性的元素，并起固溶强化作用以弥补钢中因C 含量降低而引起的强度损失。当钢中Mn含量低于0.8%时，无法充分发挥强度确保的作用，但当Mn 含量过高时则会增加其碳当量从而损坏焊接性能。另外，Mn易在钢板中心产生偏析，降低钢板中心部位的冲击韧性。因此，本发明Mn 含量控制为0.95 ~ 1.25%。