一种深海低温工程用高强度不锈钢及其制造方法与流程

本发明属于不锈钢技术领域，特别是提供了一种深海低温工程用高强度不锈钢及其制造方法，适用于深海钻采或打捞设备的结构件与紧固件等。

背景技术：
深海蕴藏着丰富的油气资源、矿产资源和生物资源，是各国争夺经济制高点的重要战略目标。很多国家都把控制和占有这些资源的措施列入国家发展计划，以期抢得“蓝色公土”的占有权。由于深海环境复杂苛刻(低温、高温—热液区、高压、极端微生物腐蚀等)，因而对服役材料的综合力学性能与耐腐蚀性能提出了更高要求。目前相比于国外发达国家，我国海洋资源开发技术、科学研究长期以来处于相对落后水平，在国际深海资源争夺战中已失去先机，其中最大的技术瓶颈即为深海装备配套材料的研发问题，以深海油气钻采为例，目前国内螺杆钻具寿命仅为80小时，钻铤寿命仅为200-500h，震击器震击次数仅为100次。同时，深海打捞工具如磨铣类打捞工具，其平均使用寿命更仅为6h，所选用材料在强度、低温韧性、耐蚀性等方面均暴露了严重问题，这已显著制约了国家在深海资源的开发与利用。因而急需研制一种适用于深海低温工况下使用的承力材料，以提升国家在深海资源开采的综合竞争力。

技术实现要素：
本发明的目的为通过合金成分、冶炼方式以及配套的热处理工艺设计，制造出一种适用于深海低温工程用的高强度不锈钢材料，以解决目前国内深海钻采或打捞设备结构件与紧固件的选材瓶颈问题。本发明钢的化学成分按重量百分比为：C：＜0.05％、Cr：12.2～13％、Ni：8.0～8.5％、Mo：2.1～2.5％、Al：＜0.3％、N：＜0.0015％、Si：＜0.1％、Mn：＜0.01％、P：＜0.005％、S：＜0.001％余量为Fe及不可避免的杂质。基于上述合金成分配比，经热处理后，发明钢具备了优异的强韧性匹配以及优良的耐盐雾腐蚀性能：在室温抗拉强度达到1200MPa，屈服强度达到1100MPa，延伸率超过19％，断面收缩率超过70％的前提下，发明钢的室温夏比V型冲击功达到250J以上，-100℃冲击功仍保持在210J以上。同时，根据《GBT10125-2012人造气氛腐蚀试验-盐雾试验》的检测方法，发明钢的耐盐雾年腐蚀率也控制在0.1mm/a以下，达到了金属材料耐蚀性Ⅲ级(耐蚀)标准。本发明各元素的作用及配比依据如下：碳：碳作为间隙固溶原子，虽可以提高钢的基体强度，但在强度升高的同时会损害钢的塑韧性与焊接性。此外，钢中碳元素的存在会导致基体在时效过程中析出Cr23C6等碳化物，显著降低钢的耐海水腐蚀性能。综合考虑，本发明钢的碳控制在0.05％以内。氮：氮与碳的作用类似，一方面作为间隙固溶原子，提高强度的同时会损害钢的塑韧性与焊接性。另一方面，由于本发明钢中含有铝等氮化物形成元素，其会与氮高温形成AlN夹杂物，显著降低钢的塑韧性，特别是低温冲击韧性。此外，AlN也可形成点蚀源，降低钢的耐点蚀性能。因而本发明钢的氮含量要求控制在0.0015％以...