本发明属于低合金结构钢制造领域，具体涉及一种固定式海洋钻井平台专用钢及制造方法，更为确切地为一种用于固定式海洋钻井平台用钢及其制造方法。
背景技术：
：海洋天然气、石油、可燃冰、矿产资源丰富，开采海洋资源多采用固定式、自升式、桩立腿式等海洋钻井平台。这些钻井平台结构由于长期要受到洋流、台风、海浪冲击以及海水的腐蚀作用，为此，对钢材的力学性能、质量及抗海水腐蚀性能要求较高，以确保钻井平台服役安全并要求服役时间要更长。现有固定式海洋钻井平台用钢，如dh36、eh36等由于屈服强度低，仅为355mpa级别，在制造平台中，不得不依靠增加钢板的厚度以提高钢的刚度，以增强抵抗海洋飓风等恶劣环境的冲击。然而，钢板厚度的增加使得冷热加工难度增加，尤其增加了焊接的难度，焊接接头会产生裂纹、夹杂等缺陷，使建造的海洋钻井平台存在安全隐患。另外，传统的dh36、eh36钢主要成分为0.15%c、0.25%si、1.5%mn、0.015%ti、0.025%al等，由于没有耐海水腐蚀成分设计，其耐腐蚀性能较差，对钢中杂质含量也没有要求，因此，所建造的钻井平台设计服役周期不超过35年。被废弃后的海洋钻井平台还会对海洋生态造成破坏。因此急需开发一种杂质含量少高质量的钢材建造海洋钻井平台，延长服役年限，提高经济效益及社会效益。本发明申请旨在提供一种高质量的低合金高强度钢，屈服强度≥470mpa，-90℃冲击吸收功≥120j，耐海水腐蚀速率≤0.5mm/年，用于制造海洋钻井平台，提高服役寿命至55年以上，有效地保护海洋生态。经检索：中国发明专利申请号为201210435768.2的文献，公开了“一种海洋钻井平台用钢”，其钢的化学成分以重量百分数计为：c：0.12-0.15％，si：0.40-0.60％，mn：0.60-0.80％，cr：2.00-2.20％，al：0.10-0.30％，mo：0.50-0.70％，p≤0.015％，s≤0.010％，cu：0.20-0.40％，ni：1.20-1.40％，ti：0.025-0.045％，[n]≤0.030％，[o]≤0.0025％，余为fe和不可避免的杂质。该文献存在的不足是：碳含量较高，在钢材制造过程中易生产大量的复合渗碳体(fe、cr)3c，形成电位差，使腐蚀速率加快，服役周期难以达到50年。且其化学成分中还含有较高的昂贵元素ni、mo，致制造成本较高。中国发明专利专利号为201210435770.x的文献，其公开了“一种海洋钻井平台用钢的制备方法”，该钢的化学成分以重量百分数计为：c：0.12-0.15％，si：0.40-0.60％，mn：0.60-0.80％，cr：2.00-2.20％，al：0.10-0.30％，mo：0.50-0.70％，p≤0.015％，s≤0.010％，cu：0.20-0.40％，ni：1.20-1.40％，ti：0.025-0.045％，余为fe和不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤：1）冶炼、精炼，连铸成坯；2）钢坯均热；3）热轧：开轧温度1130-1160℃，终轧温度控制在920-950℃；4）热处理：在880-920℃条件下进行正火热处理，自然冷却。该文献存在的不足在于：经过880-920℃温度正火热处理所得到的微观组织结构为典型的珠光体+铁素体复相组织，珠光体与铁素体之间的电极电位相差较大，两者之间形成微电池，铁素体相中fe失去电子，生成fe2+，被腐蚀掉，这种复相组织钢材在海洋环境下腐蚀速率较快，采用这种钢材建造的海洋钻井平台的使用周期很难达到50年。中国发明专利申请号为cn201410197337.6的文献，其公开了一种“疲劳强度≥560mpa的海洋钻井平台用钢及生产方法”，其组分及wt%：c：0.03～0.08%,si:0.55%～0.85%,mn控制在不超过0.15%,p：0.025～0.05%,s≤0.002%,ni:0.15%～0.24%，cu：0.5%～0.9%,mo：0.39%～0.78%，cr：0.6～0.9%，al≤0.002%,ti≤0.002%,o≤0.002%；生产步骤：冶炼并浇铸成坯；经对铸坯常规加热后，进行第一阶段轧制；在辊道上停留后进行第二阶段轧制；水冷却；空冷至室温。该文献存在的不足由于其在第一阶段轧制完成后将钢板在辊道上停留一定时间再进行第二阶段轧制，即在粗炸后要停留一定时间后在进行精轧，会在停留过程中形成一定数量的渗碳体(fe、cr、mn)3c，而使在海洋环境下钢板腐蚀速率加快，导致服役周期缩短，不会超过35年。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种屈服强度≥470mpa，-90℃冲击吸收功≥120j，耐海水腐蚀速率≤0.5mm/年，用于制造海洋钻井平台，服役周期达到55年以上的海洋钻井平台用钢及制造方法。实现上述目的技术措施：一种固定式海洋钻井平台用钢，其化学成分及其重量百分比为：c:0.015~0.05%、si:0.2~0.3%、mn:1.81~1.99%、p≤0.01%、s≤0.001%、cr:0.2~0.5%、ni：0.11~0.14%，cu:0.1~0.13%，余量为铁和不可避免的杂质；屈服强度≥470mpa，-90℃冲击吸收功≥120j，耐海水腐蚀速率≤0.5mm/年；金相组织为多边形铁素体+针状铁素体。优选地：c的重量百分比为0.015~0.028%。优选地：cr的重量百分比为0.3~0.48%。优选地：ni的重量百分比为0.11~0.136%。优选地：cu的重量百分比为0.11~0.125%。生产一种固定式海洋钻井平台用钢的方法，其步骤：1）转炉冶炼：将经深脱s处理的铁水进行冶炼，并经lf进行脱硫精炼后，再进行rh真空处理；经真空处理后的钢水中s不超过10ppm;2）出钢并浇铸成坯后对铸坯加热，加热温度控制在1205～1250℃；3）进行粗轧，并控制粗轧结束温度在950～1050℃;4）粗轧结束后，随即进行精轧，并控制终轧温度在815～895℃，控制最后两道次压下率之和控制在30-44%；5）自然冷却至室温。进一步地：所述精轧的终轧温度在826～885℃。进一步地：粗轧结束后在不超过5秒的时间内进行精轧。本发明中铬元素及主要工艺的机理及作用本发明申请采用超低碳-cr系成分设计，金相组织为多边形铁素体+针状铁素体，没有渗碳体相，单一的铁素体相具有良好的抗电化学腐蚀性能。c（碳）：钢中合金元素c为间隙固溶强化显著的元素，添加适量的合金元素c，通过控制轧制可保障钢材一定强度，但当c含量高于0.05%时，在制造过程中易形成与铁素体电位相差较大的渗碳体而导致耐海水腐蚀性能较差，缩短钢结构使用周期。当c含量低于0.015%时，则会对钢板的强度有影响。因此将其控制在0.015~0.05%；优选地c的重量百分比为0.015~0.028%。mn（锰）：钢中添加适量的合金元素mn，在钢中形成置换固溶强化作用，提高强度，另外，mn显著降低钢的相变临界温度，可避免奥氏体在较高温度转变成铁素体和渗碳体，获得良好的综合性能。ni（镍）：钢中添加ni合金元素，可稳定奥氏体组织，使得钢材具有良好的低温冲击韧性且可提高钢的耐海水腐蚀性能，但当其含量低于0.11%时，会导致耐腐蚀速率增加，降低平台钢结构使用寿命，高于0.14%时，增加了生产成本，因我国ni资源贫乏，属昂贵合金元素。故将其限定在0.11~0.14%，优选地ni的重量百分比为0.11~0.136%。p（磷）、s（硫）：钢中p、s降低钢的物理性能及力学性能，故钢中p、s含量越低越好得到纯净钢，有效的提高钢的综合力学性能，同时耐海水腐蚀性能得到显著增强。cr（铬）、cu（铜）：添加适量的合金元素cr、cu可提高钢的强度，还与ni形成交互作用，钢中复合添加cr、cu、ni合金元素，可对fe形成屏蔽作用，显著提高钢的耐海水腐蚀性能，但当其cr、cu的含量分别对应低于0.4%及0.1%时，会降低钢的耐海水腐蚀性能，分别对应高于0.5%时，易生成数量较多的cr2c3等第二相，与fe基体产生电位差，形成电化学腐蚀。cu含量高于0.13%时，生产过程中易产生热裂纹，成材率降低，生产成本增加。因此将cr控制在0.2~0.5%，优选地cr的重量百分比为0.3~0.48%；将cu限定在0.1~0.13%，优选地cu的重量百分比为0.11~0.125%。本发明之所以在粗轧结束后，随即进行精轧，两者之间的时间间隙最长不超过5秒，是由于若停留时间过长，表面易生产(fe、ni)xoy复合氧化物，不易清除，精轧过程中会将这些氧化物压入钢板内部，造成质量缺陷。另一方面，若时间长于5秒，高温粗轧形成的等轴晶粒易发生异常长大，恶化钢的力学性能。将粗轧-精轧间隔时间控制在5秒以内，既可以提高生产节奏，降低能源消耗，还可以保障钢的综合力学性能优良。本发明之所以将精轧的终轧温度限定在815～895℃，进一步地为826～885℃，是由于在该温度范围完成精轧，能够获得预期的微观组织-多边形铁素体+针状铁素体，终轧温度若高于895℃，形成组织易发生再结晶，恶化钢的力学性能；若低于815℃，轧制过程中易产生裂纹，造成废钢，降低成材率，生产成本增加。控制最后两道次压下率之和控制在30-44%，其目的在于精轧后晶体结构能够获得足够应变能，促使过冷奥氏体转变成为针状铁素体+多边形铁素体。若最后两道次之和低于30%，则过冷奥氏体不能够获得足够的应变能转变成针状铁素体+多边形铁素体，过冷奥氏体易发生再结晶，形成粗大的晶粒，恶化力学性能；若最后两道次之和高于44%，由于变形量较多，容易将钢板轧裂，轧废，成材率降低。本发明与现有技术相比，屈服强度≥470mpa，-90℃冲击吸收功≥120j，耐海水腐蚀速率≤0.5mm/年，服役周期达到55年以上，且生产工艺简单，过程参数容易控制。用本发明钢建造的海洋钻井平台质量显著提升，延长使用周期可达55年，并对保护海洋生态环境效果明显。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明：表1为本发明各实施例及对比例的化学成分取值列表；表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数取值及性能列表。本发明各实施例均按照以下步骤生产：1）转炉冶炼：将经深脱s处理的铁水进行冶炼，并经lf进行脱硫精炼后，再进行rh真空处理；经真空处理后的钢水中s不超过10ppm；2）出钢并浇铸成坯后对铸坯加热，加热温度控制在1205～1250℃；3）进行粗轧，并控制粗轧结束温度在950～1050℃；4）粗轧结束后，随即进行精轧，并控制终轧温度在815～895℃，控制最后两道次压下率之和控制在30-44%；5）自然冷却至室温。表1本发明各实施例及对比例的化学成分取值列表（wt%）序号csimnpsnicrcu10.0210.261.910.0070.00010.1110.460.11920.0340.21.890.010.00020.1210.20.11730.050.231.950.0040.00040.140.260.11340.0460.281.990.0030.00090.1140.30.12550.0150.31.810.0080.00080.130.40.11660.0180.211.930.0090.00070.1340.420.12870.0280.251.840.0060.0010.1180.50.180.0190.291.90.0050.00060.1360.440.12190.0200.271.860.0020.00050.1370.480.13100.0250.241.960.0010.00030.1270.350.11对比例10.010.360.150.0260.010.20.020.35对比例20.130.122.460.0180.0180.032.20.01表2本发明各实施例及对比例的主要工艺参数取值及性能列表耐腐蚀实验条件说明：腐蚀液配制：每1000ml蒸馏水加15ml的浓度为6mol/ｌ的盐酸，再加113g的氯化钠，充分混合而成。装有配制好溶液的容器应置于30℃的恒温槽内备用。为防止试验溶液的蒸发，容器口应用塑料薄膜或其他适用材料密封覆盖。试样尺寸为25±1mm×60±1mm×5±0.5mm。将试样浸泡在腐蚀液中，用搅拌器搅拌腐蚀液，72小时后取出，洗净表面后称重，试样腐蚀试验前后重量差即为腐蚀量。按下述公式计算腐蚀速率：式中：w：失重（g），s：试样表面积（cm2），d：钢材密度（g/cm3）。从表2可看出，按本发明成分和工艺生产的钢屈服强度均高于470mpa，-90℃冲击功均高于120j，耐海水腐蚀速率均低于0.5mm/年，有效地保证了海洋钻井平台使用寿命在55年以上。当不在本发明钢成分范围或/和生产工艺范围内的对比钢屈服强度均低于470mpa，在-90℃温度下冲击功均很低，耐海水腐蚀速率均高于2.5mm/年。本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。当前第1页12