一种桩腿半弦管用高韧性钢及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种海洋工程用钢及其制造方法，尤其涉及一种粧腿半弦管用钢及其 制造方法，属于钢铁冶炼技术领域。
【背景技术】
[0002] 半弦管主要用于300英尺、400英尺、500英尺等多种型号自升式钻井平台的粧腿 结构。由于海洋工程具有环境恶劣、高风险、高技术特点，在用钢方面也有其自身的特点，钢 板必须具有高强度、高韧性、抗疲劳、抗层状撕裂、耐海水腐蚀等特性。此外，要保证良好的 可焊性、良好的冷加工能力，在一些关键部位需要强度达到690MPa的超高强钢材。
[0003]目前日本、德国、法国以及国内个别钢厂供应的半弦管用钢主要采用美标 ASTMA514、A517等标准规定的成分设计，碳含量属于中碳范围，添加超过1 %的Cr、Ni，碳当 量高达0. 75%以上。
[0004] 中国专利文件CN01709432A(申请号200910312330. 3)公开了一种大厚度调质型 海洋平台用钢及其生产方法，其特点在于采用常规冶炼、调质方式生产，成分设计中采用了 中C(0. 16-0. 18%)、高Ni(1.30-1.40%)、高Cr(1.20-1.30%)含量，且采用常规A1 脱氧 方式。中国专利文件CN101363101A(申请号200810141457. 9)提供了一种抗拉强度800MPa 级调质钢板及其制造方法，其特点是采用26. 7吨的扁锭模生产，生产钢板最大厚度114_， 且钢中Ni、Cr、Mo贵重合金成分含量高，造成碳当量和成本的上升。
[0005] 中国专利文件CN102605280A(申请号201210067794. 4)公开了一种海洋平台用特 厚高强度优良低温韧性钢板及其制造方法，采用中碳，Cu、Ni、Cr、Mo合金化以及Nb、V、Ti 微合金化的成分设计方法，通过LF+RH精炼、模铸、开坯、消应力处理、表面处理等工序，制 造的最大厚度为200mm钢板。不但采用了模铸钢锭原料，且其成分中Ni、Cr含量高，必然造 成高成本、难焊接。
[0006]综上，现有技术主要存在如下问题：
[0007]-、焊接性差：采用高碳含量、高合金含量的成分设计，焊接过程中必然存在淬硬 开裂的现象。
[0008] 二、采用的是常规的脱氧方式：没有细微的Ti203或TiN粒子作为形核点，无法承 受高达50-lOOKJ/cm的焊接热输入，焊接过程中热影响区的晶粒也容易粗大，形成上贝氏 体组织和M-A岛，使得焊接后韧性严重降低。
[0009]三、合金含量高导致铸坯、钢板形成裂纹等缺陷：添加高达1 %以上的合金元素Cr、Ni等贵重合金，成本高是一个不利方面，若不采取有效措施，还会带来钢坯、钢板开裂等 问题，造成生产失败。
[0010] 四、采用模铸钢锭作为坯料来生产：但钢锭浇注工序长能耗大、乳制成材率低，使 得制造成本显著增加。同时，也因为模铸钢锭的心部质量（例如偏析和疏松）较差，使得用 钢锭生产的大厚度钢板的心部性能难于得到保证。
[0011] 因此迫切需要开发一种低成本经济型、易焊接、高韧性、大厚度高强钢板，以满足 海工装备高效焊接、超优韧性要求。
【发明内容】
[0012] 针对现有技术存在的不足，本发明提供一种经济型粧腿半弦管用高韧性钢，尤其 是一种具有高强度、高韧性、易焊接、整厚度方向各项指标要求均匀的海工用钢及其制造方 法。
[0013] 本发明的技术方案如下：
[0014] -种粧腿半弦管用高韧性钢，钢的化学成分含量按重量百分比为：
[0015] 碳 0.05-0. 08%，硅彡 0? 10%，锰 1.00-1. 20%，磷彡 0.012%、硫彡 0.003%，铬 0? 70-1. 00%，镍 0? 70-1. 00%，钼 0? 30-0. 50%，钛 0? 010-0. 030%，硼 0? 0010-0. 0020%，余 量为铁及不可避免的杂质。
[0016] 根据本发明，优选的，所述钢的化学成分含量按重量百分比为：碳0. 055-0. 075%， 硅彡 0? 10 %，锰 1. 05-1. 18 %，磷彡 0? 008 %、硫彡 0? 003 %，铬 0? 70-0. 85 %，镍 0? 70-0. 85%，钼 0? 30-0. 45%，钛 0? 012-0. 027%，硼 0? 0015-0. 0020%，余量为铁及不可避 免的杂质。
[0017] 根据本发明，优选的，所述钢的化学成分含量按重量百分比为：碳0.06-0. 07%， 硅彡 0? 10 %，锰 1. 05-1. 15 %，磷彡 0? 008 %、硫彡 0? 002 %，铬 0? 70-0. 80 %，镍 0? 70-0. 80%，钼 0? 30-0. 40%，钛 0? 012-0. 020%，硼 0? 0015-0. 0020%，余量为铁及不可避 免的杂质。
[0018] 根据本发明，优选的，所述钢的化学成分含量按重量百分比为：碳0.06%，硅 0? 04%，锰 1. 10%，磷 0? 006%、硫0? 001%，铬0? 75%，镍0? 75%，钼 0? 40%，钛0? 018%，硼 0. 0018%，余量为铁及不可避免的杂质。
[0019] 根据本发明，优选的，所述钢的化学成分含量按重量百分比为：
[0020] 碳 0? 05%，硅 0? 04%，锰 1. 18%，磷 0? 010%，硫 0? 003%，铬 0? 74%，镍 0? 70%，钼 0. 32 %，钛0. 019 %，硼0. 0011 %，其余为铁及不可避免的杂质。
[0021] 根据本发明，优选的，所述钢的化学成分含量按重量百分比为：
[0022] 碳0? 07%，硅 0? 03%，锰 1. 04%，磷0? 011%，硫0? 001%，铬 0? 88%，镍0? 76%，钼 0. 38 %，钛0. 027 %，硼0. 0016 %，其余为铁及不可避免的杂质。
[0023] 根据本发明，优选的，所述钢的化学成分含量按重量百分比为：
[0024] 碳 0? 08%，硅 0? 06%，锰 1. 12%，磷 0? 009%，硫 0? 003%，铬 0? 97%，镍 0? 92%，钼 0. 46 %，钛0. 025 %，硼0. 0018 %，其余为铁及不可避免的杂质。
[0025] 根据本发明，优选的，所述钢的化学成分含量按重量百分比为：
[0026] 碳 0? 65%，硅 0? 05%，锰 1. 1%，磷 0? 006%，硫 0? 002%，铬 0? 75%，镍 0? 80%，钼 0. 35 %，钛0. 020 %，硼0. 0018 %，其余为铁及不可避免的杂质。
[0027] 根据本发明，优选的，所述钢的屈服强度彡690MPa，抗拉强度790_930MPa，延伸率 彡 16%〇
[0028] 根据本发明，优选的，所述钢制成6-85mm钢板时，钢板1/2、1/4厚度位置的-40°C 纵/横向冲击吸收能量多69J;进一步优选的，钢板1/4厚度位置的硬度为240-290HBW。
[0029] 根据本发明，上述粧腿半弦管用高韧性钢的制造方法，包括步骤如下：
[0030] (a)KR铁水预处理：将P彡0. 09 %的高炉冶炼铁水或电炉冶炼铁水通过KR预脱 硫使S< 0? 005% ;
[0031] (b)转炉吹炼：将步骤（a)预处理后的铁水进行转炉吹炼，转炉终点成分 C彡 0? 04%、S彡 0? 010%、P彡 0? 008%，终点温度 1640 ~166CTC;
[0032] (c)脱氧合金化：转炉吹炼后加入钛，采用全钛方式进行脱氧，控制终点 [0] 550ppm；
[0033] (d)RH精炼：脱氧合金化后在真空度彡lOOPa条件下的处理10-20min，纯脱气时间 彡6min，然后加入妈铁线进行妈处理，妈处理后[Ca]10-25ppm;
[0034] (e)板坯连铸：连铸阶段中包过热度控制在10_25°C，全程温度波动范围< 10°C; 铸坯入坑缓冷40-50小时，缓冷终止温度在< 300°C;
[0035] (f)加热阶段：钢坯加热按1. 0-1.lmin/mm控制，均热温度控制在1250-1280°C;
[0036] (g)粗乳、精轧阶段：粗轧开轧温度1120_1180°C，粗轧结束温度彡950°C冲间坯 冷却时待温度< 900°C开始精轧，终轧温度820-860°C;
[0037] (h)淬火处理、回火处理阶段：乳制后的钢板进行淬火处理，保温温度Ac3+50~ 70°C，保温时间为2min/mm，并且彡30分钟；对淬火后的钢板进行620°C~660°C高温回火， 保温时间为2. 5~4min/mm，并且多30分钟。
[0038] 根据本发明的方法，优选的，所述步骤（c)中钛的加入量按照3-3.7公斤/吨钢控 制，进一步优选3. 3-3. 5公斤/吨钢。
[0039] 根据本发明的方法，优选的，所述步骤（f)中钢坯装炉温度控制在300°C-KKTC之 间。
[0040] 根据本发明的方法，优选的，所述步骤（g)中粗轧阶段包括有道次压下量大于 30mm的三道次轧制。
[0041] 根据本发明，所述钢用于制备粧腿半弦管，应用于钻井平台的粧腿结构，尤其应用 于海洋钻井平台的粧腿结构。
[0042] 本发明未详尽说明的均按本领域常规操作，制造方法中所有" ％ "均为质量百分含 量。
[0043] 按照粧腿钢性能标准，其应当满足：屈服强度彡690MPa，抗拉强度790_930MPa，延 伸率多16%，钢板1/2、1/4厚度位置的-40°C纵/横向冲击吸收能量多69J，钢板1/4厚度 位