本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及海上鉆井平臺(tái)用抗硫化氫腐蝕調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼板及生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展，對(duì)于海上鉆井平臺(tái)用抗硫化氫腐蝕調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼板的需求日益突出，市場(chǎng)對(duì)于海上鉆井平臺(tái)用抗硫化氫腐蝕調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼板的需求越來越大。長(zhǎng)期以來由于缺乏必要的生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)支撐，同時(shí)由于國(guó)內(nèi)沒有生產(chǎn)海上鉆井平臺(tái)用抗硫化氫腐蝕調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼板的成熟經(jīng)驗(yàn)，致使不能滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，嚴(yán)重制約了我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種抗硫化氫腐蝕性能優(yōu)良的海上鉆井平臺(tái)高強(qiáng)度鋼板；本發(fā)明還提供了海上鉆井平臺(tái)用抗硫化氫腐蝕調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼板的生產(chǎn)方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種海上鉆井平臺(tái)用抗硫化氫腐蝕調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼板，所述鋼板化學(xué)成分及重量百分含量為：C：0.13%～0.15%，Si：0.15%～0.35%，Mn：1.10%～1.30%，Ni：1.20%～1.25%，P≤0.012%，S≤0.003%，Al：0.020%～0.050%，Nb：0.020%～0.030%，V：0.030%～0.040%，Ti：0.015%-0.02%，Cr：1.00%～1.10%，Mo：0.40%～0.50%，B：0.0005%～0.0015%，Cu≤0.25%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明所述鋼板的最大厚度為85毫米。

本發(fā)明所述生產(chǎn)工序包括加熱、軋制和熱處理工序；所述海上鉆井平臺(tái)用抗硫化氫腐蝕調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼鋼板成分的重量百分含量為：C：0.13%～0.15%，Si：0.15%～0.35%，Mn：1.10%～1.30%，Ni：1.20%～1.25%，P≤0.012%，S≤0.003%，Al：0.020%～0.050%，Nb：0.020%～0.030%，V：0.030%～0.040%，Ti：0.015%-0.02%，Cr：1.00%～1.10%，Mo：0.40%～0.50%，B：0.0005%～0.0015%，Cu≤0.25%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明所述加熱工序：連鑄坯在連續(xù)式加熱爐中進(jìn)行加熱，最高加熱溫度1220～1240℃，均熱溫度1200～1220℃，加熱段和均熱段總時(shí)間≥11min/cm。

本發(fā)明所述軋制工序：采用二階段軋制工藝；第一階段為奧氏體再結(jié)晶階段，軋制溫度為1050～1100℃，單道次壓下量為10～30%，累計(jì)壓下率為30～50％；晾鋼厚度為≥成品板厚+60mm；第二階段為奧氏體未再結(jié)晶階段，軋制溫度≤880℃，累計(jì)壓下率為30～50％，終軋溫度為800～850℃，軋制后得到半成品鋼板。

本發(fā)明所述熱處理工序：采用淬火＋回火工藝；淬火溫度為890～910℃，保溫系數(shù)2.0～2.3min/mm，輥速3～7m/mim,水冷加速冷卻，回火溫度為650～670℃，保溫時(shí)間4.5～5.5min/mm。

本發(fā)明所述鋼板生產(chǎn)方法包括冶煉工序，鋼水先經(jīng)初煉爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，采用增加渣量和多次流渣，以利于脫P(yáng)，大包溫度≥1580℃時(shí)吊包VD爐真空處理，精煉過程中向鋼液中喂入鋁線和Si-Ca線，真空處理時(shí)真空度≤66Pa，真空保持時(shí)間≥15min，解決了鋼水鋼中非金屬夾雜物含量較高的現(xiàn)象，保證了鋼質(zhì)的純凈度。

本發(fā)明所述鋼板生產(chǎn)方法包括連鑄工序，拉速控制在0.75～1.05m/min，過熱度10～20℃；鋼坯避風(fēng)堆垛，緩冷≥24小時(shí)后溫送，帶溫清理，所述帶溫溫度≥150℃。

本發(fā)明所述熱處理工序中淬火介質(zhì)為水。

本發(fā)明各組分及含量的作用機(jī)理是：

C：碳對(duì)鋼的屈服、抗拉強(qiáng)度、焊接性能產(chǎn)生顯著影響。碳通過間隙固溶能顯著提高鋼板強(qiáng)度，但碳含量過高，又會(huì)影響鋼的焊接性能及韌性，碳含量過低則降低鋼的淬透性。

Si：在煉鋼過程中作為還原劑和脫氧劑，同時(shí)Si也能起到固溶強(qiáng)化作用，但超過0.5%時(shí)，會(huì)造成鋼的韌性下降，降低鋼的焊接性能。

Mn：錳成本低廉，能增加鋼的韌性、強(qiáng)度和硬度，提高鋼的淬透性，改善鋼的熱加工性能；錳量過高，會(huì)減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。

Ni：鎳能減小低溫時(shí)的位錯(cuò)在基體金屬中運(yùn)動(dòng)的總阻力，Ni還可以提高層錯(cuò)能，抑制在低溫時(shí)大量位錯(cuò)的形成，促進(jìn)低溫時(shí)螺位錯(cuò)交滑移，使裂紋擴(kuò)展消耗功增加故韌性提高，從而降低鋼材的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。但鎳是貴重金屬，過高的鎳將會(huì)增加成本。

P、S：在一般情況下，磷和硫都是鋼中有害元素，增加鋼的脆性。磷使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞；硫降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時(shí)造成裂紋；因此應(yīng)盡量減少磷和硫在鋼中的含量。

Al：鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細(xì)化晶粒，提高沖擊韌性。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，過高則影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。

Nb：鈮的加入是為了促進(jìn)鋼軋制顯微組織的晶粒細(xì)化，可同時(shí)提高強(qiáng)度和韌性，鈮可在控軋過程中通過抑制奧氏體再結(jié)晶有效的細(xì)化顯微組織，并通過析出強(qiáng)化基體。鈮可降低鋼的過熱敏感性及回火脆性。焊接過程中，鈮原子的偏聚及析出可以阻礙加熱時(shí)奧氏體晶粒的粗化，并保證焊接后得到比較細(xì)小的熱影響區(qū)組織，改善焊接性能。

V：釩能顯著地改善普通低碳低合金鋼的焊接性能，釩是鋼的優(yōu)良脫氧劑。釩在鋼中主要以碳化物的形式存在，其主要作用是細(xì)化鋼的組織和晶粒，鋼中加入0.030%～0.040%釩可細(xì)化組織晶粒，提高強(qiáng)度和韌性。釩還能與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。釩和碳、氨、氧有極強(qiáng)的親和力，與之形成相應(yīng)的穩(wěn)定化合物。同時(shí)釩增加淬火鋼的回火穩(wěn)定性，并產(chǎn)生二次硬化效應(yīng)。V的加入是為了促進(jìn)鋼軋制顯微組織的晶粒細(xì)化，可同時(shí)提高強(qiáng)度和韌性，同時(shí)通過兩次淬火更好地起到細(xì)化晶粒的作用，同時(shí)提高了回火穩(wěn)定性，為得到更高的強(qiáng)度級(jí)別和穩(wěn)定優(yōu)良的沖擊韌性提供保證。

Cr：在低合金鋼范圍內(nèi)，對(duì)鋼具有很大的強(qiáng)化作用，提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性。

Mo：具有較強(qiáng)的碳化物形成能力，能夠阻止奧氏體化的晶粒粗大，同時(shí)還會(huì)造成C曲線右移，減小了過冷度極大地提高了淬透性。當(dāng)鉬與鈮同時(shí)加入時(shí)，鉬在控軋過程中可增大對(duì)奧氏體再結(jié)晶的抑制作用，進(jìn)而促使奧氏體顯微組織的細(xì)化，但是過多的鉬會(huì)損害焊接時(shí)形成的熱影響區(qū)的韌性，降低鋼的焊接性。

本發(fā)明方法的化學(xué)成分設(shè)計(jì)采用C、Mn、Cr、Mo固溶強(qiáng)化，使鋼板具有良好的組織、力學(xué)性能、抗硫化氫腐蝕性能和焊接性能。本發(fā)明方法主要采用適當(dāng)二階段軋制工藝，解決了軋機(jī)軋制壓力不足而造成的晶粒粗大不均、有優(yōu)良的綜合性能，能夠更好的滿足更高強(qiáng)度級(jí)別抗硫化氫腐蝕性能的要求，-40℃沖擊韌性優(yōu)良，另外鋼板延伸率有相當(dāng)大的富裕量，可廣泛用于海上鉆井平臺(tái)用工程，應(yīng)用前景廣闊。本發(fā)明方法采用提高鋼水純凈度、降低硫含量、進(jìn)行Ca處理、優(yōu)化連鑄坯的加熱和軋制條件等措施，能夠更好的滿足海上鉆井平臺(tái)抗硫化氫腐蝕用鋼的要求。拉速相比同規(guī)格品種降低0.05m/min。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明鋼板具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）具有鋼質(zhì)更純凈，P≤0.012%，S≤0.003%；（2）硬度適中，板厚1/4處硬度在235～325HB；（3）力學(xué)性能良好，強(qiáng)度適中，-40℃低溫韌性優(yōu)良；（4）鋼板最大厚度可達(dá)到85mm；（5）成分以碳、錳為主，加少量的Cr、Mo、Ni和Nb、V等元素；（6）按照NACE TM0284標(biāo)準(zhǔn)A溶液檢驗(yàn)抗硫化氫腐蝕性能優(yōu)良。

本發(fā)明生產(chǎn)方法采用C、Mn、Cr、Mo、Ni固溶強(qiáng)化；加入少量的Nb、V以細(xì)化晶粒，其碳氮化物起到彌散強(qiáng)化作用同時(shí)增強(qiáng)鋼板的回火穩(wěn)定性；加入少量的Ni以提高低溫韌性。本發(fā)明所生產(chǎn)的鋼板具有成分均勻、內(nèi)部致密的特點(diǎn)，具有良好的組織、綜合性能、抗硫化氫腐蝕性能和焊接性能。鋼的冶金水平較高，性能完全滿足海上鉆井平臺(tái)用抗硫化氫腐蝕調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼板的使用要求。

具體實(shí)施方式

本海上鉆井平臺(tái)用抗硫化氫腐蝕調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼板的生產(chǎn)方法采用下述工藝：

（1）冶煉工序：鋼水先經(jīng)初煉爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，采用增加渣量和多次流渣，以利于脫P(yáng)，大包溫度≥1580℃時(shí)吊包VD爐真空處理，精煉過程中向鋼液中喂入鋁線和Si-Ca線，真空處理時(shí)真空度≤66Pa，真空保持時(shí)間≥15min，解決了鋼水鋼中非金屬夾雜物含量較高的現(xiàn)象，保證了鋼質(zhì)的純凈度。

（2）連鑄工序：將冶煉后的鋼水進(jìn)行連鑄，連鑄時(shí)進(jìn)行電磁攪拌及輕壓下，加強(qiáng)凝固末端強(qiáng)冷，拉速控制在在0.75～1.05m/min，過熱度10～20℃，盡可能減少連鑄坯偏析，鋼坯避風(fēng)堆垛，緩冷≥24小時(shí)后溫送，帶溫(≥150℃)清理。

（3）加熱工序：連鑄坯在連續(xù)式加熱爐中進(jìn)行加熱，最高加熱溫度1220～1240℃，均熱溫度1200～1220℃，加熱段和均熱段總時(shí)間≥11min/cm。

（4）軋制工序：采用二階段軋制工藝，第一階段為奧氏體再結(jié)晶階段，軋制溫度為1050～1100℃，單道次壓下量為10～30%，累計(jì)壓下率為30～50％；晾鋼厚度為≥成品板厚+60mm；第二階段為奧氏體未再結(jié)晶階段，軋制溫度≤880℃，累計(jì)壓下率為30～50％，終軋溫度為800～850℃，軋制后得到半成品鋼板。

（5）熱處理：對(duì)鋼板粗品進(jìn)行淬火處理，采用淬火＋回火工藝；淬火溫度為890～910℃，保溫系數(shù)2.0～2.3min/mm，輥速3～7m/mim,水冷加速冷卻，回火溫度為650～670℃，保溫時(shí)間4.5～5.5min/mm。

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

實(shí)施例1

本海上鉆井平臺(tái)用抗硫化氫腐蝕調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼板采用下述成分配比以及生產(chǎn)工藝。成分配比（wt）：C：0.15%，Si：0.24%，Mn：1.16%，Ni：1.20%，P：0.010%，S：0.003%，Al：0.035%，Nb：0.023%，V：0.035%，Ti：0.018%，Cr：1.05%，Mo：0.45%，B：0.0005%，Cu：0.12%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。厚度85mm。

生產(chǎn)工藝：（1）冶煉工序：鋼水先經(jīng)初煉爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，采用增加渣量和多次流渣，以利于脫P(yáng)，大包溫度1580℃時(shí)吊包VD爐真空處理，精煉過程中向鋼液中喂入鋁線4kg/t鋼水和Si-Ca線5.5m/t鋼水，真空處理時(shí)真空度66Pa，真空保持時(shí)間25min。

（2）連鑄工序：過熱度13℃，拉坯速度0.95m/min，連鑄得到連鑄坯。

（3）加熱工序：連鑄坯在連續(xù)式加熱爐中進(jìn)行加熱，最高加熱溫度1240℃，均熱溫度1200℃，總加熱時(shí)間為11min/mm。

（4）軋制工序：第一階段的軋開軋溫度為1050℃，道次壓下率10%，終軋溫度為920℃，累計(jì)壓下率40%；晾鋼厚度為150mm,第二階段的開軋溫度為880℃，終軋溫度為820℃，累計(jì)壓下率為45%，單道次壓下率為12%。

（5）熱處理：采用淬火＋回火工藝，淬火的冷卻介質(zhì)為水，淬火溫度為900℃，保溫系數(shù)2.1min/mm，輥速4m/mim,水冷加速冷卻，回火溫度為650℃，保溫時(shí)間5.5min/mm。

本實(shí)施例所得海上鉆井平臺(tái)用抗硫化氫腐蝕調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼板的力學(xué)性能和抗硫化氫腐蝕性能：屈服強(qiáng)度780MPa，抗拉強(qiáng)度840MPa，-40℃橫向沖擊功平均150J，硬度285HB/295HB/305HB，HIC（抗硫化氫腐蝕性能）檢驗(yàn)結(jié)果為CLR：0.05%、CTR：0.01%、CSR：0.003%。

實(shí)施例2

本海上鉆井平臺(tái)用抗硫化氫腐蝕調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼板采用下述成分配比以及生產(chǎn)工藝。成分配比（wt）：C：0.14%，Si：0.26%，Mn：1.09%，Ni：1.21%，P：0.008%，S：0.002%，Al：0.038%，Nb：0.025%，V：0.033%，Ti：0.015%，Cr：1.08%，Mo：0.48%，B：0.0009%，Cu：0.10%,余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。厚度60mm。

生產(chǎn)工藝：（1）冶煉工序：鋼水先經(jīng)初煉爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，采用增加渣量和多次流渣，以利于脫P(yáng)，大包溫度1590℃時(shí)吊包VD爐真空處理，精煉過程中向鋼液中喂入鋁線4kg/t鋼水和Si-Ca線5m/t鋼水，真空處理時(shí)真空度68Pa，真空保持時(shí)間23min。

（2）連鑄工序：過熱度13℃，拉坯速度1.00m/min，連鑄得到連鑄坯。

（3）加熱工序：連鑄坯在連續(xù)式加熱爐中進(jìn)行加熱，最高加熱溫度1240℃，均熱溫度1220℃，總加熱時(shí)間為11min/mm。

（4）軋制工序：第一階段的軋開軋溫度為1050℃，道次壓下率10%，終軋溫度為920℃，累計(jì)壓下率40%；晾鋼厚度為120mm,第二階段的開軋溫度為870℃，終軋溫度為810℃，累計(jì)壓下率為45%，單道次壓下率為12%。

（5）熱處理：采用淬火＋回火工藝，淬火的冷卻介質(zhì)為水，淬火溫度為900℃，保溫系數(shù)2.0min/mm，輥速4m/mim,水冷加速冷卻，回火溫度為660℃，保溫時(shí)間5.5min/mm。

本實(shí)施例所得海上鉆井平臺(tái)用抗硫化氫腐蝕調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼板的力學(xué)性能和抗硫化氫腐蝕性能：屈服強(qiáng)度790MPa，抗拉強(qiáng)度840MPa，-40℃橫向沖擊功平均200J，硬度290HB/300HB/305HB，HIC（抗硫化氫腐蝕性能）檢驗(yàn)結(jié)果為CLR：0%、CTR：0%、CSR：0%。

實(shí)施例3

本海上鉆井平臺(tái)用抗硫化氫腐蝕調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼板采用下述成分配比以及生產(chǎn)工藝。成分配比（wt）：C：0.13%，Si：0.15%，Mn：1.30%，Ni：1.25%，P：0.012%，S：0.001%，Al：0.020%，Nb：0.020%，V：0.030%，Ti：0.02%，Cr：1.00%，Mo：0.50%，B：0.0015%，Cu：0.20%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。厚度85mm。

生產(chǎn)工藝：（1）冶煉工序：鋼水先經(jīng)初煉爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，采用增加渣量和多次流渣，以利于脫P(yáng)，大包溫度1600℃時(shí)吊包VD爐真空處理，精煉過程中向鋼液中喂入鋁線3kg/t鋼水和Si-Ca線6m/ t鋼水，真空處理時(shí)真空度70Pa，真空保持時(shí)間15min。

（2）連鑄工序：過熱度20℃，拉坯速度1.05m/min，連鑄得到連鑄坯。

（3）加熱工序：連鑄坯在連續(xù)式加熱爐中進(jìn)行加熱，最高加熱溫度1220℃，均熱溫度1210℃，總加熱時(shí)間為12min/mm。

（4）軋制工序：第一階段的軋開軋溫度為1100℃，道次壓下率30%，終軋溫度為920℃，累計(jì)壓下率50%；晾鋼厚度為145mm,第二階段的開軋溫度為850℃，終軋溫度為800℃，累計(jì)壓下率為30%，單道次壓下率為10%。

（5）熱處理：采用淬火＋回火工藝，淬火的冷卻介質(zhì)為水，淬火溫度為910℃，保溫系數(shù)2.3min/mm，輥速7m/mim,水冷加速冷卻，回火溫度為670℃，保溫時(shí)間4.5min/mm。

本實(shí)施例所得海上鉆井平臺(tái)用抗硫化氫腐蝕調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼板的力學(xué)性能和抗硫化氫腐蝕性能：屈服強(qiáng)度790MPa，抗拉強(qiáng)度855MPa，-40℃橫向沖擊功平均 210J，硬度300HB/295HB/300HB，HIC（抗硫化氫腐蝕性能）檢驗(yàn)結(jié)果為CLR：0%、CTR：0%、CSR：0%。

實(shí)施例4

本海上鉆井平臺(tái)用抗硫化氫腐蝕調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼板采用下述成分配比以及生產(chǎn)工藝。成分配比（wt）：C：0.14%，Si：0.35%，Mn：1.10%，Ni：1.22%，P：0.005%，S：0.002%，Al：0.050%，Nb：0.030%，V：0.040%，Ti：0.018%，Cr：1.10%，Mo：0.40%，B：0.0010%，Cu：0.25%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。厚度80mm。

生產(chǎn)工藝：（1）冶煉工序：鋼水先經(jīng)初煉爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，采用增加渣量和多次流渣，以利于脫P(yáng)，大包溫度1585℃時(shí)吊包VD爐真空處理，精煉過程中向鋼液中喂入鋁線5kg/t鋼水和Si-Ca線7m/t鋼水，真空處理時(shí)真空度69Pa，真空保持時(shí)間25min。

（2）連鑄工序：過熱度10℃，拉坯速度0.75m/min，連鑄得到連鑄坯。

（3）加熱工序：連鑄坯在連續(xù)式加熱爐中進(jìn)行加熱，最高加熱溫度1230℃，均熱溫度1205℃，總加熱時(shí)間為13min/mm。

（4）軋制工序：第一階段的軋開軋溫度為1080℃，道次壓下率20%，終軋溫度為920℃，累計(jì)壓下率30%；晾鋼厚度為140mm,第二階段的開軋溫度為860℃，終軋溫度為850℃，累計(jì)壓下率為50%，單道次壓下率為15%。

（5）熱處理：采用淬火＋回火工藝，淬火的冷卻介質(zhì)為水，淬火溫度為890℃，保溫系數(shù)2.1min/mm，輥速3m/mim,水冷加速冷卻，回火溫度為655℃，保溫時(shí)間5.0min/mm。

本實(shí)施例所得海上鉆井平臺(tái)用抗硫化氫腐蝕調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼板的力學(xué)性能和抗硫化氫腐蝕性能：屈服強(qiáng)度795MPa，抗拉強(qiáng)度860MPa，-40℃橫向沖擊功平均 210J，硬度295HB/298HB、299HB，HIC（抗硫化氫腐蝕性能）檢驗(yàn)結(jié)果為CLR： 0%、CTR：0%、CSR：0%。