[发明专利]厚度大于等于80mm低裂纹敏感性压力容器用钢板及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，特别涉及一种压力容器用钢板，具体地说是一种厚度大于等于80mm的低裂纹敏感性压力容器用钢板及制备方法。

背景技术

压力容器用调质高强钢板，由于具有低焊接裂纹敏感指数特性(Crack-Free)，也简称为CF钢，而被广泛应用于水电行业及球罐制造业。随着压力容器设备向高参数、大型化方向发展，不仅需要考虑设备大型化的问题，安全性也是首先必须解决的问题，也即水电和球罐用CF钢必须保证低温使用性能的要求，如丙烯和乙烯储罐的设计温度为-30 ~ -50℃。

按照标准GB19189-2003要求，低裂纹敏感性压力容器用钢07MnCrMoVR板的厚度为10-60mm，-20℃冲击功吸收能量不低于47J。按照新标准GB19189-2011要求，-20℃冲击功吸收能量不低于80J。通常钢板厚度增加时，-20℃冲击功吸收能量很难满足不低于80J的标准要求。目前厚度大于等于80mm低裂纹敏感性钢板及制备方法还属空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种厚度大于等于80mm低裂纹敏感性压力容器用钢板及制备方法。该方法通过优化钢的化学成分，采用合理的轧制工艺和热处理工艺，获得理想的微观组织，保证其性能要求。得到的厚度大于等于80mm的压力容器用钢板，性能符合要求。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种厚度大于等于80mm低裂纹敏感性压力容器用钢板，其特征在于：该钢板化学成分按重量百分比为：C 0.065~0.085%；Si 0.18~0.26%；Mn 1.40~1.60%；Ni 0.20~0.40%；Cr 0.15~0.25%；Mo 0.20~0.25%；V 0.035~0.045%；Nb 0.030~0.045%；Ti 0.025~0.03%；Alt 0.020~0.07%；P ￡0.015%；S ￡0.005%；余量为Fe；该钢板轧态金相组织为粒状贝氏体和板条贝氏体，淬火态的金相组织为板条贝氏体，最终回火态的组织为回火索氏体+贝氏体。

 一种厚度大于等于80mm具有低裂纹敏感性压力容器用钢板的制备方法，其特征在于该方法具体步骤如下：

1) 按设定的化学成分冶炼钢水并铸成厚度为200 ~250mm的铸坯；铸坯化学成分按重量百分比为：C 0.065~0.085%；Si 0.18~0.26%；Mn 1.40~1.60%；Ni 0.20~0.40%；Cr 0.15~0.25%；Mo 0.20~0.25%；V 0.035~0.045%；Nb 0.030~0.045%；Ti 0.025~0.03%；Alt 0.020~0.07%；P ￡0.015%；S ￡0.005%；余量为Fe；

2) 将铸坯按照两阶段加热均匀化后进行粗轧，第一阶段加热至900℃，保温2h；第二阶段加热至1150～1200 ℃，保温1 h；粗轧轧制道次为3道次，粗轧开轧温度为1050～1150 ℃，终轧温度为1000℃以上；每道次压下率不低于20%，总压下率为30~40%，获得厚度为120～175 mm的中间坯；

3) 将中间坯精轧3道次，前两道次压下率分别不低于10%，最终道次压下率为20%以上，总压下率为25~54%；精轧开轧温度为900～920℃，终轧温度为850 ℃以上；精轧后钢板的厚度为80~90 mm；

4) 将精轧后的钢板以15～60 ℃/s的速率冷却至600 ℃以下，随后进行离线调质热处理；将钢板重新加热至910℃，保温1~2h后淬火；而回火工艺为(630~650)℃×100min，回火时间以达到实际温度开始计算，离线调质处理设备可以在淬火机上进行。得到厚度大于等于80mm具有低裂纹敏感性压力容器用钢板。

本发明得到的钢板室温屈服强度3600MPa，抗拉强度3650MPa，断口伸长率320%，-20 ℃冲击功大于120 J (冲击试样尺寸为55 mm×10 mm×10 mm)，冷弯性能合格，焊接冷裂纹敏感系数P_cm￡0.19 %。

本发明的成分设计基于以下几点：

C 虽然对钢板的强化有明显效果，但随着C含量增加则会造成塑性和冲击韧性降低，使钢的韧脆转变温度降低，对焊接热影响区硬化和脆化的倾向增大，容易产生焊接冷裂纹，对钢的成形性、焊接性能极为不利；在低温压力容器用钢的成分设计中，为了使钢板具有良好的焊接性能和较好的低温冲击韧性，钢中的碳含量必须控制在较低的范围内C 0.065~0.085%