[发明专利]一种含铜低碳高强高韧海洋平台用钢及其制备方法

说明书

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种含铜低碳高强高韧海洋工程用钢及其制备方法。含铜低碳高强高韧海洋工程用钢化学成分按重量百分比含C 0.06～0.11％，Si 0.15～0.35％，Mn 0.95～1.3％，Mo 0.4～0.6％，Ni 2.3～2.8％，Cr 0.5～1.0％，Cu 1.0～2.0％，Nb≤0.05％，V≤0.08％，Al≥0.02％，P≤0.025％，S≤0.010％，余量为Fe；屈服强度为785～820MPa，抗拉强度为870～925MPa，‑40℃低温冲击功为140～220MPa。先将锻后的钢坯在奥氏体再结晶区和未再结晶区分别进行粗轧和精轧，获得热轧钢板；再将空冷后的钢进行QLT两步临界热处理：淬火温度850℃，临界退火温度680℃，临界回火温度620℃，保温时间均为60min。本发明成分设计合理，工艺控制简便易行，获得的钢材具有超高的强度和良好的低温韧性。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种含铜低碳高强高韧海洋平台用钢及其制备方法。

背景技术

近年来，随着海洋油气资源占全球油气资源的比例逐渐上升，世界各国将开发海洋油气资源，发展海洋油气开采装备作为国家能源发展战略的重点。在诸多海洋油气开采装备中，自升式钻井平台以其作业灵活、钢材用量少、建造成本低、可移动性好、可操作性好等优点成为近海勘探的重要装备。而海洋平台的桩腿作为控制海洋平台升降的关键结构，长期服役在风、浪、流、蚀以及深海低温等恶劣环境中，这就要求其所用材料必须具备高强度、高韧性(特别是低温韧性)、抗层状撕裂性能、抗疲劳性、耐腐蚀性、良好的焊接性以及冷加工性等性能。

申请号为201110358725.4的中国专利申请公开了“一种特厚调质型海洋平台齿条用钢板及其生产方法”，此发明采用C含量为0.14～0.18％，Ni含量为2.35～2.55％的成分设计，并结合“淬火+回火”的调质型热处理工艺，生产了厚度为177.8mm的特厚海洋平台用齿条钢板。

申请号为201610026452.6的中国专利申请公开了“一种大厚度齿条钢板及其生产方法”，此发明采用C含量为0.09～0.13％，Ni含量为3.3～3.6％的成分设计，并结合“淬火+淬火+回火”的热处理工艺，生产了厚度为210mm，具有优良强韧性匹配的力学性能的海洋平台齿条用钢。

从以上专利可知，大厚度海洋平台齿条钢的Ni含量是随着厚度的增加而增加的，从而冶炼成本也相应增加；碳当量较高，影响焊接性；另外，特厚板需要采用两次循环淬火来硬化心部组织，导致生产成本高。

发明内容

为解决目前海洋平台齿条钢在成分设计、制备方法和性能上存在的上述问题，本发明提供了一种含铜高强高韧海洋平台用钢及其制备方法。通过合理的成分设计，降低碳含量，增加Cu含量，并结合QLT(Q:queching,L:lamellaring,T:tempering)临界热处理工艺，制成强度和低温韧性良好的高强高韧钢。制备得到的含铜低碳高强高韧海洋平台用钢组织为回火马氏体和少量残余奥氏体的复相组织，成分(重量百分比)为C 0.06～0.11％，Si 0.15～0.35％，Mn 0.95～1.3％，Mo 0.4～0.6％，Ni 2.3～2.8％，Cr 0.5～1.0％，Cu1.0～2.0％，Nb≤0.05％，V≤0.08％，Al≥0.02％，P≤0.025％，S≤0.010％，余量为Fe；屈服强度为785～820MPa，抗拉强度为870～925MPa，总延伸率为17～23％，屈强比为0.89～0.90，-40℃低温冲击吸收功为140～220MPa。

具体技术方案如下：

一种含铜低碳高强高韧海洋平台用钢，所述含铜低碳高强高韧海洋平台用钢的组织为回火马氏体和少量残余奥氏体的复相组织。

一种含铜低碳高强高韧海洋平台用钢的制备方法，包括如下步骤：