background image

陷和冷裂纹的扩展,要求海洋平台结构用钢有高的韧性,特别是低温冲击韧性。

2.1.3  焊接性能
    平台的焊接工作量很大,而且对大刚性、大厚度的平台构件,虽然焊前采取预热措施 ,
其焊接裂纹和缺陷仍是难免的,所以补焊的工作量也很大,因此,要求钢材有好的可焊
性。要改善可焊性,主要是降低碳当量,因此各国标准对钢材的碳当量都作出了规定,一

般中高强度钢 Ceq<0.4~0.5%。现代一些平台结构钢的碳当量相当低。采用 Ito-Bessyo
发展的碳当量 Pcm(C+Mn+Cr+Cu/20+Si/30+V/10+Mo/15+Ni/60+5B)公式,可
保证大输入热和低输入热焊接,有良好的焊接性能,焊后 HAZ 和焊接金属无裂纹敏感性
金属组织硬度低,不产生冷裂纹,焊后金属与母材具有同样的韧性。

2.2  海洋石油平台钢的生产工艺技术
2.2.1  成分控制
(1)C、Si、Mn
    C 是提高强度的有效元素,但 C 含量增加会损害钢的韧性和可焊性,所以在保证基本
强度的前提下,尽量采用下限。Si 对韧性也有害,通常取下限。Mn 有细化晶粒的作用,
既可以提高强度,又可以提高韧性,通常取中上限。

(2)S、P
    S、P 是钢中最主要的杂质元素,它们都会降低钢的韧性。P 会使钢的晶界脆性增加,裂
纹敏感性增强。S 对钢的热裂纹敏感性有突出影响,且会在钢中形成夹杂物,降低韧性,
特别是降低钢的横向冲击韧性,因此在生产中应尽量降低钢中 S、P 含量。国外目前生产的
平台钢已达到 P<0.002%、S<0.002%的水平。
2.2.2  微合金化技术

    微合金元素主要指 Nb、V、Ti 等。它们主要起细化晶粒和析出强化的作用。微合金元素能
在钢中生成碳、氮化合物,影响钢的显微组织,从而影响钢的性能。

在控轧和正火钢中,Nb 用比较低的含量(0.03%左右)即能起到显著的细化晶粒作
用其次为 Ti、Al、V。Nb 对晶粒细化的独特影响表现在它对奥氏体再结晶有强烈的延
迟作用。0.03%Nb 即可将完全再结晶所需的最低温度提高到 950℃左右,从而显著
降低控轧对轧机负荷的要求。

    Ti、Nb、V 的加入都会使强度提高,这主要是通过晶粒细化和析出强化两种机制实现的,
但这两种机制对韧性的影响却是各异的。Nb 的强度增量主要靠晶粒细化,而且在 0.04%
以下增加很快,而 V 的强度增量主要靠析出强化,晶粒细化的份量很小。Ti 的作用居中,
特别是 0.08%以下主要靠晶粒细化,超过 0.08%析出强化起主要作用。由于晶粒细化能
降低韧脆转折温度,而析出强化提高韧脆转折温度,综合影响的结果是,Nb 在 0.03~
0.04%以下,Ti0.08%以下降低韧脆转折温度,但是 V 不论含量多少都将提高脆性转折
温度。

2.2.3  冶炼

    主要通过铁水预处理→转炉顶底复吹→钢包喷粉→真空处理工艺流程,以达到:1、将
碳及合金元素的波动控制在尽可能的范围内,并尽可能均匀;2、最大程度地去除钢中的