一种超厚海洋石油机械用半弦板型钢及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种超厚海洋石油机械用半弦板型钢及其制备方法与应用，属于机械 制造和金属材料加工与成型技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前，国内生产外形相似的产品均是采用冷弯或者热弯同性能的宽厚板，并对部 分部位用机器切割车削进行加工，这样生产率低，材料浪费较大，加工费用较高，并且机加 工设备能力难以达到。
[0003] 自升式钻井平台根据粧腿的形式分为独立腿式和沉淀式两类，独立腿式由平台和 粧腿组成，各粧腿相互独立，不连接，整个平台的重量由各粧腿分别支承，粧腿底部常设有 粧靴，粧靴有圆形、方形和多边形，面积较小。一般来说独立腿式可在任何地方工作，但通常 适用于硬土区、珊瑚区或不平整的海底。沉淀式由平台、粧腿和沉垫组成，设在各粧腿底部 的沉垫，将各粧腿联系在一起，整个平台的重量由相连各粧腿共同支撑。粧腿结构形式均为 二角桁架式，粧腿由齿条、水平拉筋和斜拉筋组成。
[0004] 中国专利文献CN1190443(【申请号】96195358. 6)公开一种带镀锌涂层的轧制成形 的结构型钢，材料厚度大于2毫米的，如槽钢（2)等的结构型钢，被轧制成一角部被部分弯 曲的预成型型钢，然后在线电镀，继而进一步轧制成最后的形状。预成型的型钢具有可快速 去掉多余的电镀材料的向上凸的表面（3)。由于在电镀前预成型角部，使电镀层的表面拉伸 最小，消除了裂纹。但该带镀锌涂层的轧制成形的结构型钢是一种厚度2_带镀锌图层的 结构型钢，属于轻薄型钢，一般用作小型支架，不能承载较大的重量；同时，由于表面带镀锌 图层，不能应用于海洋工程。
[0005] 中国专利CN203484456U(【申请号】201320619808. 9)公开了一种型钢冷弯曲装置， 包括支架，该支架包括底座、连接在底座上的支撑立柱，在支撑立柱之间设有上横梁，在上 横梁上装有千斤顶，千斤顶的活塞杆的端部装有模具，模具正对安装在底座上的工件。该冷 弯曲是将板带轧制成形后作为原料进行弯曲，用于尺寸较薄、长度较短的产品，无法应用于 海洋石油机械用半弦板型钢的生产。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的不足，本发明提供一种超厚海洋石油机械用半弦板型钢，该半弦 板型钢适用于海洋采用平台用，厚度为20- 120_，提高了采油工作效率。
[0007] 本发明还提供一种超厚海洋石油机械用半弦板型钢的制备方法，采用本发明的方 法替代了热弯厚板并用机加工来制造生产方式，保证产品的使用性能，节约了热弯和机加 工生产过程中的钢材使用量，降低了生产成本，提高了生产效率。
[0008] 本发明的技术方案如下：
[0009] 一种超厚海洋石油机械用半弦板型钢，其特征在于，半弦板型钢的纵断面整体为 弧形结构且以中心线为轴左右对称，半弦板型钢的上表面为Rl圆弧形，半弦板型钢的下表 面为R2圆弧形，Rl圆弧形与R2圆弧形为同心圆，半弦板型钢的上表面与下表面通过底侧 边连接，半弦板型钢下表面与底侧边连接处设有内坡口。
[0010] 本发明优选的，Rl圆弧形与R2圆弧形半径之差H2为20~120mm，即为半弦板型 钢的厚度。根据粧腿的高度采用不同的厚度，以适应不同的承载能力，一般粧腿越高，型钢 的厚度越厚，使粧腿具有足够的强度、刚度和承载能力。本发明的半弦板型钢厚度为20~ 50mm，适用于高度300英尺的粧腿结构；半弦板型钢厚度为50~120mm，适用于高度400英 尺的粧腿结构。
[0011] 本发明优选的，内坡口与底侧边之间的夹角Φ为40~42°，内坡口的宽度B3为 半弦板型钢的厚度的2/5~4/5。本发明内坡口的设置保证焊条能自由伸入坡口内部，避免 与两侧坡口面相碰，同时避免消耗太多的填充材料，并降低劳动生产率。
[0012] 进一步优选的，内坡口与底侧边之间的夹角Φ为41.5°。
[0013] 进一步优选的，内坡口的宽度B3为半弦板型钢的厚度的3/5。
[0014] 本发明优选的，外圆弧与底侧边之间以平滑的圆弧R3连接，圆弧的最低点与最高 点的垂直高度< 25_。以便于轧制，同时给内坡口的加工留出足够的余量。
[0015] 进一步优选的，圆弧的最低点与最高点的垂直高度< 20_。
[0016] 本发明的半弦板型钢Rl圆弧形两最低点之间的距离即为半弦板型钢的外宽B2， 弦板型钢两内坡口最低点之间的距离即为半弦板型钢的内宽B1。
[0017] 本发明海洋石油机械用半弦板型钢的规格内宽Bl为100~370mm，外宽B2为 120 ~500mm。
[0018] 本发明优选的，底侧边的长度为半弦板型钢外宽B2与内宽BI之差的一半。
[0019] 根据本发明优选的，超厚海洋石油机械用半弦板型钢所用钢的化学成分含量按重 量百分比为：
[0020] 碳 0.05-0. 08%，硅彡 0· 10%，锰 1.00-1. 20%，磷彡 0.012%、硫彡 0.003%，铬 0· 70-1. 00%，镍 0· 70-1. 00%，钼 0· 30-0. 50%，钛 0· 010-0. 030%，硼 0· 0010-0. 0020%，余 量为铁及不可避免的杂质。
[0021] 根据本发明优选的，超厚海洋石油机械用半弦板型钢所用钢的化学成分含量 按重量百分比为：碳 〇· 055-0. 075 %，硅 <0· 10 %，锰 L 05-1. 18 %，磷 <0· 008 %、硫 彡 0· 003 %，铬 0· 70-0. 85 %，镍 0· 70-0. 85 %，钼 0· 30-0. 45 %，钛 0· 012-0. 027 %，硼 0. 0015-0. 0020%，余量为铁及不可避免的杂质。
[0022] 根据本发明优选的，超厚海洋石油机械用半弦板型钢所用钢的化学成分含量按重 量百分比为：碳 0.06-0. 07%，硅彡 0· 10%，锰 L 05-L 15%，磷彡 0.008%、硫彡 0.002%， 铬0· 70-0. 80%，镍0· 70-0. 80%，钼0· 30-0. 40%，钛0· 012-0. 020%，硼0· 0015-0. 0020%， 余量为铁及不可避免的杂质。
[0023] 根据本发明优选的，超厚海洋石油机械用半弦板型钢所用钢的化学成分含量按 重量百分比为：碳〇.〇6%，硅0.04%，锰1. 10%，磷0.006%、硫0.001%，铬0.75%，镍 0. 75%，钼0. 40%，钛0. 018%，硼0. 0018%，余量为铁及不可避免的杂质。
[0024] 根据本发明优选的，超厚海洋石油机械用半弦板型钢所用钢的化学成分含量按 重量百分比为：碳〇.〇5%，硅0.04%，锰1. 18%，磷0.010%，硫0.003%，铬0.74%，镍 0. 70 %，钼0. 32 %，钛0. 019 %，硼0. 0011 %，其余为铁及不可避免的杂质。
[0025] 根据本发明优选的，超厚海洋石油机械用半弦板型钢所用钢的化学成分含量按 重量百分比为：碳〇. 07 %，硅0. 03 %，锰1. 04 %，磷0. 011 %，硫0. 001 %，铬0. 88 %，镍 0. 76 %，钼0. 38 %，钛0. 027 %，硼0. 0016 %，其余为铁及不可避免的杂质。
[0026] 按照粧腿钢性能标准，其应当满足：屈服强度彡690MPa，抗拉强度790_930MPa，延 伸率多16%，钢板1/2、1/4厚度位置的-40°C纵/横向冲击吸收能量多69J，钢板1/4厚度 位置的硬度为240-290HBW，钢板厚度6-85mm。
[0027] 本发明制得的型钢屈服强度700-900MPa，抗拉强度800-930MPa，延伸率18-30%， 钢板1/2厚度位置的-40°C横向冲击功100-170J，钢板1/2厚度位置的-40°C纵向冲击功 160-220J，钢板1/4厚度位置的-40°C横向冲击功110-170J，钢板1/4厚度位置的-40°C纵 向冲击功140-220J ;钢板1/4厚度位置的硬度为240-290HBW，钢板厚度6-85mm。
[0028] 超厚海洋石油机械用半弦板型钢所用钢的制造方法，包括步骤如下：
[0029] (a) KR铁水预处理：将P彡0. 09 %的高炉冶炼铁水或电炉冶炼铁水通过KR预脱 硫使 S < 0· 005% ;
[0030] (b)转炉吹炼：将步骤（a)预处理后的铁水进行转炉吹炼，转炉终点成分 C 彡 0· 04%、S 彡 0· 010%、P 彡 0· 008%，终点温度 1640 ~1660°C ;
[0031] (c)脱氧合金化：转炉吹炼后加入钛，采用全钛方式进行脱氧，控制终点 [0] 550ppm ；
[0032] (d) RH精炼：脱氧合金化后在真空度彡IOOPa条件下的处理10-20min，纯脱气时间 彡6min，然后加入1?铁线进行1?处理，1?处理后[Ca]10-25ppm ;
[0033] (e)连铸坯铸造：连铸阶段中包过热度控制在10_25°C，全程温度波动范围 < 10°C ;铸坯入坑缓冷40-50小时，缓冷终止温度在< 300°C，冷却得连铸坯。
[0034] 所述步骤（c)中钛的加入量按照3-3. 7公斤/吨钢控制，进一步优选3. 3-3. 5公 斤/吨钢。
[0035] 上述超厚海洋石