低合金高強鋼發(fā)展概況

1、和節(jié)下礦產(chǎn)瓷湧需求孤不斷増K:而陸地礦產(chǎn)儲量卻H益枯喝的情形下.開采更右連漸轉向海怡尤茶妃右油及大然氣籃;臥開貳“掠奪"的激劉檸度足下訐而喻。近期不斷升級的南海及釣魚島爭端其實質(zhì)也是別國對我國適源的f圖篤據(jù)統(tǒng)il全球有超過吊的新發(fā)現(xiàn)油田來自絹在而和00米以上的澤木區(qū)賊更是未來勘探的熱晟素有”第二個波斯溝”之稱的中國固有領海一附海.油氣資溯極為豐富.整牛南海盆地群石油地質(zhì)覺源量約在230-300億噸Z間，天然氣總地質(zhì)資源量約為16萬億立方応占理園浦氣總査源園的1兇其中70%IE藏F1H77J平方公里的深海氏域而疑國現(xiàn)對諫深海區(qū)城資源開采甚少.面對當前海洋油氣的期猱情形.深海油氣鉆采裝備

2、需求量不斷増長.與此同時也對設備安全性及作業(yè)參數(shù)提出了更高的技術要求。然而*深海裝備的高件能參數(shù)也囁著對諸備材料性能和加工制造工藝要求的撮升*在上述應用背最卜.深木海沫鉆井平臺鋼結構主體部位的建造現(xiàn)已越來越務的采用低令金高強制（HighStrengthLowAlloyslcchHSI-A圉為憑借其較高的強度/質(zhì)量比、罠好的強韌性、降低制造的成本竽優(yōu)勢，為后期服從時提升了產(chǎn)品作業(yè)效率，從而得以發(fā)揮更大的經(jīng)濟效益。近甲歐盟已出臺3個關于海洋丄程用鋼方面的標準，分別為EN10225xBS7191&Nors.de標準,現(xiàn)已可生產(chǎn)屈（K強匿在235690ME之間A.氐D、E爲的所冇鋼敗.X向性能

3、認到了Z35級別，直中S690Q鋼植已成功應用于挪威的埃科非斯克U號海洋鉆井平相信未來深海裝備業(yè)在對村料強初性要求不斷提高，在有效技術條件進一步控制成本的情形下”哥強鋼的應用價值將越加體現(xiàn)旅然而，對許君海洋結構來說，握高鋼板的強度并不是完全有鹽，閔為由于強度太盛，結構的腕性斷裂和疲勞破壞程度加巫.消除這種危險性的途徑是提島結構鋼自身的焊接熱影響區(qū)的韌性I譏當前，針對應用于海工行業(yè)不同強度級別的高強鋼焊接已有較多的研丸及淀程度的應用.本文中低合金調(diào)質(zhì)冉強舸聞90QL王要應用于海洋平臺駐腿構件.體強度級別屬海工用鋼中較高的.從設計角度看S690QL強韌性給予產(chǎn)品的各種優(yōu)勢是明顯的.但在實際施工中該

4、級別高強鋼焊接熱影響X臆化零問題更是信得關注和解決的°鋼與揮接猶如水與舟的關系，兩祎相互依存，價值互補。為能取得良好的焊按效果.焊耐對母材供貨狀態(tài)、強韌化機制厘叫加1【性等作必要的解是十分毘瞿的.近100名年來低合金高強鋼的冶煉發(fā)展從開始單一合金冗索強化機制.到等合金兀素綜合強化以適應強韌件及焊接性發(fā)展，冉到低碳化、微介金化、熱處理相變強化機制的階段刪:近幾I年熱機械控制工藝的出現(xiàn).鋼材通過添加名種高含屋合金元素及復雜姑續(xù)熱處埋來強初墾體的方式漸成為歷史，診技術更大程度I:是通過先進的熱處珅及智能軋制控制工藝使材料獲得具有更優(yōu)異的力學性能及焊接性.20世紀50年代初山關國首先采用淬火

5、+回火處理（調(diào)質(zhì)）研制的焊拔IJ用低合金調(diào)質(zhì)鋼T1鋼，由北拉開了各國硏制調(diào)質(zhì)窩強例的序幕，如英國的QT系列，徳國StE系列，日木HT及WEN-TEN系列,中國的HQ系列等，羌國也先后由早期的HY系列<HY80,HY100等）升級到HSLA系列<IISLA-80IISLA100等）141.圖1-1所示為低合金結構鋼在過去幾十年的發(fā)展：服強度超過600MPa的為調(diào)嘖供貨鋼（S690Q,S890Q等），而具備較好韌性及悍接性的TMCP鋼（S355M等）強度級別稍低：此外.從軋制技術的發(fā)展歷程看.熱軋正火處理歷史鍛其次為調(diào)質(zhì)處理.最近的為熱力學軋制技術。31300Q12001000800S

6、1100Q：S9BCQS8SOQ|SWOQ.6004A0N4GOMS500IU400200200hardeningandtemperingaMTMF«MTWBMTnormalizing/normalizingrollingTMCP0Yearl.i低合金細幽朋左藤刖徑低合金高強鋼發(fā)展驅動力批動低合金禺強鋼持紋發(fā):展的動力主要來白于實現(xiàn)最低的產(chǎn)品白更和最低的生產(chǎn)成本.并在兩者族礎I:表現(xiàn)出最優(yōu)異的服役性能。與較低強度鋼相比.高強鋼單位面枳的角效承戟能力增加，設計廳度明顯減薄，進而產(chǎn)品整體H幣.減輕.使得后期服役能效提高:同時板厚的降低，減少了填充金屬的消耗及焊接工作呈，生產(chǎn)成本得到有效降

7、低及控制"I。如表1-1為二種屈服強燮備為235MP4700Mpa及960MPa的低合金鋼應用干同產(chǎn)品1況下各種設計汲實際生產(chǎn)參數(shù)統(tǒng)計對比.U1.1不同強哎等級制HI關技術涉數(shù)對比Tabl巳1Comparisonof【ekitivevaluesofl已chnicalpammelersdep已ndmgonsleelgnideSteelgradeMPa235700960Thickness!mm1564Amountoiaekldeposit%MX)167Timeofhseibeamculling%1004027Requiredbendingforce%1003219Requiredbend

8、ingradius%10()2330Wtfiyliloleieiueiil|%jHX)4430當前低合金高強鋼發(fā)展新技術現(xiàn)階段HSLA鋼的發(fā)展U.不再單純幕合金元素的配比來捉升城體件能.更大稈度上是通過先逬的熱處埋及智能軋制控制工藝來獲得具有更優(yōu)片力學性能及焊接性.近三十年來熱.力學控制工藝(ThennoMechanicalControlProcess.TMCP)l!在鋼鐵行業(yè)毋flJK足應用，而近幾年新代TMCP技術有更大的發(fā)展空間創(chuàng).與傳統(tǒng)熱處理相比該技術可史大程度上細化晶粒，兼顧材料的強度與韌性同時烽低鋼材對強初化合金兀素的依鎖，優(yōu)化鋼的焊接性.圖1-2中所示為傳統(tǒng)軋鋼熱處理曲線(A.B

9、.C)和TMCP丄藝處、處理曲線UE.HG：傳統(tǒng)熱處理冶金學原理基本是利用鋼村不同壯度范用內(nèi)產(chǎn)生的相變進彳門I的性加熱及冷卻以嚴終得到空隘組織：而與此対向的TMCP丄藝更容易在相變溫度區(qū)間實現(xiàn)扎制、加熱及冷卻速率等熱處理參數(shù)的粘確控制，通過這樣的精細熱?'?：制乎段更易于實現(xiàn)鋼材品粒細化和微合金化，同時提升焊按性及強韌性匹配性.在冇限的資源及成木下更大程度地挖掘了鋼材性能He.多年以來，為捉高牛產(chǎn)效率人們范在探求適用丁高焊接熱輸入用高強鋼。本任丈線能屋用鋼研發(fā)生產(chǎn)方面頗有建樹.近年大線能量冃品強鋼的生產(chǎn)技術主要有IIIJFE公司推出的EWEL技術及新H鐵公司的HTUFF技術(HighH

10、AZToughnessTechnologywithaFineMicrostructureimpartedbyFineParticles)。JFEEWEL包含二個技術層面【川：添加高熔點T1N用于細化CGHAZ品粒；通過ACR控制乎段(AtomicCuiiLcnlralionRatioConiiul)JltIf微介金化實現(xiàn)HAZ顯做組織通過Supcr-OLAC技術進行快速冷加以實現(xiàn)低碳半垣.耳JFE-bWfcL技術上要采用T1N細化HAZ組織，而新II鐵住金公司的HTUFF技術采川Ti2Oj,但兩者最終H的都是為了在后期焊接時起到細化HA7：的作用.關干CGHAZ晶柿絡化示克如圖12所示。通過利用高熔點并彌散分布于奧氏體品粒內(nèi)的細小T】N及TxOj粒子.便HAZ品粒得到顯著細化，從向有效提崗THAZ在低溫下的裂紋張開位移CTOD抗力和低溫韌性l,2H|o(HAZ>(HAZ>CMrxI-uxyranCoatkgiMluxtramnnponrqivnrconrcioci(a)C<cellioctopedfleelFt!1-2詣炸搖熱輸入下TiN細化CGHAZ晶粒示剖川Fig1.2SchematicdiagramofCGHAZgrainrefinementbyT