[发明专利]50公斤级具有良好耐SR特性的正火钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢板及其制造方法，尤其涉及一种50公斤级钢板及其制造方法。

背景技术

50公斤级正火厚钢板指厚度＞5mm、抗拉强度为≥485MPa的钢板，其应用极为广泛，例如中国国家标准GB713中的Q345R、美国机械工程师协会(American Society of Mechanical Engineers，简称ASME)锅炉与压力容器规范中的SA516Gr.70等，都是锅炉容器和管件常用的50公斤级正火型厚钢板。此类钢种的厚钢板在焊接或者加工成各种容器、管件、结构件等工件后往往需要进行特定温度、特定时间的焊后热处理(Post-Welding Heat Treatment，简称PWHT)，或者进行所谓的消应力退火(Stress Relieving Annealing，简称SR)，以便消除工件内残余应力并扩散去氢。由于PWHT处理与SR处理，在热处理工艺上并无根本区别，因此通常将两者统称为SR处理，而将钢板的“耐PWHT或SR处理”的特性统称为“耐SR特性”。工件经SR处理后，其钢板内部金相组织通常会发生某种变化，进而导致钢板在SR处理前、后的机械性能也发生某些变化。因此，用户就要求钢厂交付的钢板机械性能除了必须满足相关标准外，还希望具有耐SR特性，即：要求钢板在SR处理前、后的机械性能变化尽可能的小，以保证在SR处理前、后钢板的机械性能都在相应标准规定或者用户指定的范围之内；同时，也为了防止经过SR处理的钢板与未经过SR处理的钢板焊在一起时，产生过大的性能差异。

生产实践表明，工件经SR处理温度越高、处理时间越长，钢板在SR处理前后的机械性能变化也越大。例如，在SR温度为620℃、保温时间为2小时的情况下，钢板的机械性能在SR后虽然有所劣化，但通常还在可接受的范围内；若经过695℃温度、9小时的SR处理后，普通钢板的抗拉强度会骤降几十MPa，甚至会出现钢板在出厂时抗拉强度接近标准上限、而当用户SR处理后，钢板的抗拉强度骤降到标准下限以下的情况。显然，普通钢板在经过695℃高温、9小时的SR处理后，很难保证其抗拉强度在SR处理前、后同时满足标准要求。换而言之，普通钢板并不具备所谓的“耐高温长时SR特性”。如果将经过高温长时SR处理的钢板与未经过高温长时SR处理的钢板焊在一起，很可能会产生大的性能方面的差异。

随着核电、热电及化工等行业的迅速兴起，某些容器、管件的工作环境越来越严酷，此类容器、管件SR处理的温度越来越高、处理时间越来越长，由此导致用户对钢板“耐高温长时SR特性”的要求越来越高，例如某新型核电站关键部件之一的耐压筒体所用的钢种为SA516Gr.70、厚度为65mm的厚钢板就需要这样的“耐高温长时SR特性”。这些钢板在弯曲、焊接成相应的耐压筒体后，筒体需要进行695℃，9小时的SR处理。显然，在这种情况下，钢厂除了必须保证钢板在出厂时的机械性能符合SA516Gr.70标准要求外，还必须保证钢板在经过高温长时SR处理后的机械性能仍符合SA516Gr.70标准要求，而且希望经过高温长时SR处理的钢板与未经高温长时SR处理的钢板在机械性能方面的差异尽可能的小，即：钢板必须具备良好的“耐高温长时SR特性”。

为了解决SR处理前后，钢板性能变化大的问题，公开号为JP9256037，公开日为1997年9月30日，名称为“PRODUCTION OF THICK HIGH TENSILE STRENGTH STEEL PLATE FOR STRESS RELIEVING ANNEALING TREATMENT”的日本专利与公开号为JP9256038，公开日为1997年9月30日，名称为“HEAT TREATMENT BEFORE STRESS RELIEVING ANNEALING TREATMENT FOR THICK STEEL PLATE”的日本专利公开了一种具有良好“耐SR特性”厚钢板的制造技术，其板坯的化学组成按重量百分数为C：0.05～0.20％、Si：0.02～0.5％、Mn：0.2～2.0％和Al：0.005～0.10％，必要时，可添加Cu、Ni、Cr、Mo、V、Nb、Ti、B、Ca及稀土元素当中的一种或二种以上元素，其余为Fe及不可避免的杂质元素；板坯经加热、热轧成钢板后空冷至室温；然后，钢板再经过不完全正火处理，即将钢板加热至Ac1相变点温度(即珠光体向奥氏体转变开始温度)以上、Ac3相变点温度(即先共析铁素体全部溶入奥氏体的温度)以下的某一温度后，缓慢冷却至室温。