我國(guó)海洋工程設(shè)備關(guān)鍵部件用鋼長(zhǎng)期以來(lái)全部依賴進(jìn)口。舞鋼瞄準(zhǔn)海洋工程用鋼的巨大市場(chǎng)需求，先后成功研制了A514GrQ、A517GrQ等系列海洋工程設(shè)備用鋼，打破了進(jìn)口產(chǎn)品長(zhǎng)期壟斷的局面。本文論述的D36-Z35海上采油平臺(tái)用鋼用于制作南海某氣田海上采油平臺(tái)最為關(guān)鍵的導(dǎo)管架構(gòu)件，其中，100mm厚度規(guī)格的D36-Z35鋼板是該項(xiàng)目中用鋼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求最高的鋼種，對(duì)焊接性能、沖擊韌性、屈服強(qiáng)度和抗層狀撕裂性能等都有特殊要求。
因訂貨合同對(duì)D36-Z35鋼板的成分、性能和表面質(zhì)量等要求苛刻，為確保生產(chǎn)順行和鋼板性能的一次合格率，舞鋼首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)室模擬和熱處理爐進(jìn)行熱處理工藝試驗(yàn)，制定出切實(shí)可行的熱處理工藝制度，并從坯料、軋制、熱處理一直到交庫(kù)進(jìn)行全程跟蹤和控制，保證了合同鋼板的交貨期。
1、成分設(shè)計(jì)及工藝流程
本次訂貨的D36-Z35鋼板是舞鋼首次批量生產(chǎn)的高性能平臺(tái)用鋼，要求低碳當(dāng)量、低Pcm值和控制碳偏析，同時(shí)要求寬冷彎性能，并測(cè)定下屈服強(qiáng)度，因此主要采取了低碳、高微合金化的成分設(shè)計(jì)思路。具體內(nèi)控化學(xué)成分如表1所示。
表1：D36-Z35鋼板的內(nèi)控化學(xué)成分
wt/%
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厚度/mm
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標(biāo)準(zhǔn)
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40~100
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C
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≤0.18
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0.10~0.12
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Si
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≤0.50
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0.20~0.40
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Mn
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0.90~1.60
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1.50~1.60
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P
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≤0.025
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≤0.012
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S
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≤0.005
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≤0.003
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TAl
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≥0.020
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適量
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Nb
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0.020~0.050
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適量
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V
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0.050~0.100
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適量
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Ti
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≤0.05
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Ceq
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≤0.43
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0.39~0.43
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Pcm
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≤0.23
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0.20~0.23
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由于不允許對(duì)鋼板表面進(jìn)行焊補(bǔ)，因此采用了鋼錠開(kāi)坯二次成材的方式生產(chǎn)。
2、試驗(yàn)及分析
2.1、成分偏析
舞鋼對(duì)首批生產(chǎn)的D36-Z35鋼板進(jìn)行了成分偏析分析。取批號(hào)CHA025432鋼板全厚度金相試樣（成品厚度：H=95mm），從一個(gè)表面到另一個(gè)表面每隔12mm取一個(gè)點(diǎn)分析化學(xué)成分，結(jié)果如圖1所示。從圖中可以看出，鋼板中C、Mn偏析程度低，分布均勻。
圖1：D36-Z35鋼板的C、Mn偏析情況
2.2、實(shí)驗(yàn)室正火試驗(yàn)
為了確定大生產(chǎn)正火工藝，在實(shí)驗(yàn)室不同冷卻條件下檢驗(yàn)了軋制態(tài)和熱處理態(tài)鋼板性能。熱處理態(tài)試驗(yàn)的工藝制度有3個(gè)：（1）正火溫度910℃，保溫時(shí)間2min/mm，空冷；（2）正火溫度910℃，保溫時(shí)間2min/mm，完全人水冷卻；（3）正火溫度910℃，保溫時(shí)間2min/mm，入水15s冷卻。試驗(yàn)鋼板的力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。由表中數(shù)據(jù)可知，鋼板的韌性良好，不同正火和水冷條件下獲得的鋼板力學(xué)性能不同，據(jù)此確定了以下大生產(chǎn)正火試驗(yàn)方案。
表2：批號(hào)為CHA025432的D36-Z35鋼板在不同正火工藝試驗(yàn)下的力學(xué)性能
| 試驗(yàn)工藝制度 | Re/MPa | Rm/MPa | A/% | 板厚1/4處（橫向）KV2/J | |||||
| -20℃ | -40℃ | ||||||||
| 軋制態(tài) | 415 | 535 | 32.0 | 299 | 300 | 300 | 252 | 300 | 299 |
| 正火溫度，910℃，保溫時(shí)間，2min/mm，空冷 | 360 | 495 | 34.0 | 295 | 277 | 286 | 291 | 278 | 278 |
| 正火溫度，910℃，保溫時(shí)間，2min/mm，完全水冷 | 345 | 600 | 28.0 | 110 | 159 | 170 | 57 | 164 | 64 |
| 正火溫度，910℃，保溫時(shí)間，2min/mm，入睡15s冷卻 | 465 | 570 | 28.0 | 299 | 300 | 300 | 300 | 299 | 300 |
2.3、大生產(chǎn)正火試驗(yàn)方案及分析
2.3.1、試驗(yàn)方案1
規(guī)格為95mm×3276mm×12260mm的D36-Z35鋼板在淬火爐進(jìn)行正火處理。結(jié)合試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)和設(shè)備自身的特點(diǎn)，制定的淬火爐正火工藝為：正火溫度（910±10）℃，保溫時(shí)間PLC+20min低壓段冷卻，返紅溫度為600~620℃。鋼板實(shí)測(cè)力學(xué)性能見(jiàn)表3。
表3：試生產(chǎn)方案1正火處理后D36-Z35鋼板的力學(xué)性能
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表3：試生產(chǎn)方案1正火處理后D36-Z35鋼板的力學(xué)性能
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