海洋平台用钢

1　前言　海洋周围储存着丰富的石油与天然气 ,早在2 0世纪 70年代英国与挪威就在北海地区开发油气田 ,随着人类对海洋的不断开发 ,大型海洋采油平台得到了迅速发展。海洋平台具有工作条件荷刻 ,安全可靠性要求严格 ,使用寿命长 ,维护保养困难等特点 ,对钢的性能和冶金质量提出了很高的要求。2　海洋平台用钢我国目前尚无专用的海洋平台用钢标准 ,所用平台钢大多采用美国海洋结构用钢 API规范 ,或由船用钢、压力容器用钢等移植而来 ,且要满足我国海上固定 (移动 )平台入级与建造规范的要求。 1 986年 ,舞钢与钢铁研究总院等单位合作成功开…     

TMCP工艺下Ti-Mg氧化物冶金钢轧态组织性能

摘要：为研究轧制过程中氧化物粒子对母材组织性能的影响,提出了一种只在再结晶区进行轧制的新工艺路线,利用常规冶炼及氧化物冶炼的实验钢分析其轧态显微组织、力学性能及相变过程。结果表明：在新轧制工艺下,氧化物冶金钢母材显微组织由常规的贝氏体板条束变为针状铁素体,其基体具有良好的力学性能,-80℃冲击韧性达149J;热轧工艺下的组织转变分两阶段进行,初期是针状铁素体的形核和晶粒细化,之后贝氏体相变被限制在针状铁素体板条间构成的区域内。     

海洋平台用钢的开发及应用现状

介绍了国内外海洋平台用钢的开发及应用现状,总结分析了海洋平台用钢市场容量、制约我国海洋平台用钢发展的主要因素以及发展高附加值厚板海洋平台用钢产品的必要性。     

冷却速度对Ti脱氧钢中针状铁素体形成的影响

观察了不同冷速下获得的Ti脱氧钢的显微组织,并用能谱仪分析了夹杂物的化学成分.结果表明,在500～800 ℃,以8～15 ℃/s的速度冷却,钢中会有针状铁素体析出.氧化物冶金钢中的Ti-Al复合夹杂物诱导针状铁素体形核并促进感生形核,针状铁素体互相交织,从而产生细化组织的效果.     

550级超高强度海洋平台用钢的开发

介绍了实验开发成功的海洋平台用550级超高强船板的成分、性能特点和TMCP生产工艺,列举了钢板的实物性能,试验和分析了其焊接的适应性。研究结果表明,工业批量生产的550级超高强船板性能稳定,完全满足海洋平台用550级超高强船板的技术要求,已成功应用于建造海洋平台。     

TMCP工艺对低碳Ni-Nb钢组织转变和力学性能的影响

 为了研究TMCP工艺对低碳Ni-Nb钢显微组织转变类型和晶粒尺寸的影响规律,研究了不同TMCP工艺下的显微组织特征及其对力学性能的作用机理。结果表明,在未变形轧制情况下,当冷却速度小于5 ℃/s时,显微组织为铁素体和珠光体,铁素体晶粒尺寸随着冷却速度的增大而减小;在变形轧制情况下,随着冷却速度的增加,组织中的铁素体晶粒尺寸明显减小;当冷却速度增大到5 ℃/s时,微观组织中出现了大量粒状贝氏体。试制钢板试验表明,当冷却速度为4 ℃/s时,试验钢的组织为准多边形铁素体,可以有效提高钢的低温韧性;当冷却速度达到6 ℃/s时,试验钢微观组织中出现大量粒状贝氏体,明显降低钢的低温韧性。     

TMCP工艺对Mn—Mo—Nb系针状铁素体钢的组织及力学性能的影响

采用合适的TMCP工艺，可以在低碳合金管线钢中获得不同组成比的针状铁素体复相组织。研究结果表明：降低终轧温度、提高冷却速度均导致管线钢强度的显著提高，这是由于针状铁素体复相组织中的粒状铁素体、贝氏体铁素体等低温组织含量的增加；低温组织含量的增加比提高卷取温度导致的沉淀析出物增多对提高强度的贡献更大。     

海洋平台的发展趋势及用钢情况分析

介绍了目前海洋平台装置的发展动态和发展趋势,对目前制约国内海洋平台发展的平台用钢情况进行了总结分析。     

海洋平台用E550级钢板的试制开发

通过分析钢的成分及性能要求,设计了低碳Nb、V、Ti微合金化成分,设计了两阶段轧制工艺,在高温区大压下量轧制,低温区大压缩比轧制,配合920℃淬火、630℃回火的调质处理工艺,开发了60 mm厚海洋平台用E550钢板。钢板厚度方向组织均匀,主要为板条状贝氏体,少量粒状贝氏体、铁素体及一定量的M/A;屈服强度680 MPa,抗拉强度740MP,-40℃低温冲击功在200 J以上,达到了船级社规范要求。     

含铌、钒、钛EQ47海洋平台用钢的高温塑性研究

EQ47钢是最常用海洋平台用钢之一,为了生产出符合质量要求的EQ47钢,需要对EQ47钢生产工艺进行研究;钢的高温塑性可以影响铸坯的质量,为了保证铸坯质量,需要对含铌、钒、钛EQ47海洋平台用钢的高温塑性进行研究。采用Gleeble-1500D热模拟机进行高温塑性试验,分析了EQ47钢高温塑性特点,断裂机理,以及铌、钒、钛对高温塑性的影响。结果表明：钢存在2个脆性区间,即第Ⅰ脆性区间为1270-1350℃,第Ⅲ脆性区间为600-900℃;试验钢的断裂形式有穿晶断裂和沿晶断裂;钢中的铌、钒、钛及其析出物均对钢的高温塑性产生影响。     

460MPa级海洋平台用钢的高温塑性研究

通过Gleeble-1500D热模拟机来进行EQ47(460 MPa)钢的高温塑性研究,以1×10-3/s的变形速率,在600~1 350℃的温度区间内以每50℃取一间隔做一组高温塑性试验.结果表明:在907~1 270℃之间,断面收缩率均高于60%,钢的高温塑性良好,温度高于1 270℃时,断面收缩率急剧下降,第Ⅲ脆性区在667~907℃之间,在此温度区间内存在明显的塑性低谷,断面收缩率最低值为29.44%.     

TMCP特厚E500钢板模拟焊接热影响区的组织与性能

 测试了特厚（80 mm）TMCP海工钢板E500模拟焊接粗晶区（coarse grained heat affected zone, CGHAZ）连续冷却相变曲线;采用扫描电镜（SEM）、示波冲击试验、电子背散射衍射（EBSD）等技术,研究CGHAZ以及后续再加热峰值温度[t2p]对其组织性能的影响。结果表明,CGHAZ的显微硬度值（HV10）、冲击功及大角度晶界（大于15°）分数均随着焊接热输入量[E]的增大而减小;[E]≤50 kJ/cm,组织以细密板条贝氏体（LB）为主,不同位向的板条束之间存在大角度晶界,对裂纹扩展的阻碍作用强;随着[E]增大,组织逐渐转变成粗大粒状贝氏体（GB）,GB中的亚晶界取向差为3°～15°,对裂纹扩展的阻碍作用减弱。[t2p]为750 ℃时,各种热输入条件的临界加热粗晶区（IRCGHAZ）均呈现脆性断裂,显微组织出现网状MA组元。[E]≤50 kJ/cm,[t2p]高于850 ℃时,再加热粗晶区大角度晶界分数增加,冲击韧性得到显著改善,呈现韧性断裂。     

20MnSi中夹杂物对针状铁素体形成的影响

 通过热模拟试验对20MnSi连续冷却过程中的相变规律进行了测定,通过电石、硅钙线脱氧及热处理得到了含有晶内针状铁素体试样,利用显微硬度仪对针状铁素体聚集区进行了显微硬度的测定,利用光学显微镜对晶内针状铁素体进行了形貌观察,利用扫描电镜和能谱仪对诱导针状铁素体生成的夹杂物的性质进行了分析。结果表明,20MnSi中可以形成晶内针状铁素体的冷却速度范围为5～20 ℃/s;能够诱发针状铁素体组织形核的夹杂物主要为MnS夹杂,其次为MnO·SiO2和MnS·SiO2夹杂,并且3类夹杂物的尺寸主要在小于3 μm的区间内;MnS夹杂促进针状铁素体形核是由应力-应变能和惰性界面能等原因共同造成的;高温加热和等温保温有利于使贫锰区减弱或消失,不利于针状铁素体的形成;高熔点夹杂物有利于诱导针状铁素体的形核,复合夹杂物和镶嵌存在的夹杂物可以为针状铁素体的形核提供多个合适的形核区,有利于促进多个针状铁素体的同时形核、长大。     

低成本海洋平台用钢E420的研制与开发

作为1种低成本生产E420级别海洋平台用钢的工艺路线,采用添加少量微合金元素的成分设计,利用超快冷技术,有效控制冷却过程以改善钢材的微观组织。采用以上工艺试制的50mm海洋平台钢板,获得了良好的综合力学性能,屈服强度大于445MPa,抗拉强度大于578MPa,-40℃冲击功大于200J。     

高强度海洋平台用钢国内外标准概述

对深海及浮动海洋平台所需屈服强度在410-690MPa别的海洋平台用钢的国内外标准情况进行了分析对比,并对国内开发情况进行探讨分析,为国内相关标准的制定提供参考。     

北极海洋平台用Q355E热轧H型钢连续冷却转变规律

在实验室利用Gleeble-3500热模拟试验机对3种Nb、V微合金化Q355E热轧H型钢进行了连续冷却转变规律测试,研究了冷却速度对试验钢组织与硬度的影响。结果表明:在冷速为0.5℃/s时,组织中开始出现贝氏体;冷速大于7℃/s时,珠光体转变即终止。在中等冷速下,Nb的加入促进了贝氏体的形成,抑制了铁素体与珠光体的形核;并且Nb的加入使铁素体转变区右移。Cr的加入降低了较高冷速下铁素体与珠光体相变点,并促进了高冷速下马氏体的形成。由于受V析出的影响,含V试验钢在冷速为1℃/s时其硬度曲线有一个"波谷"。3种试验钢的冷速在0.5~3℃/s之间时,试验钢可获得强韧性较好的细小准多边形铁素体、少量珠光体与贝氏体的复合组织。