[发明专利]极低温韧性优异且具有低屈服特性的高强度钢板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有低屈服特性且极低温韧性优异而适用于存储气体等的储气罐(Gas Tank)用钢材的高强度钢板及其制备方法。

背景技术

随着全球变暖所引起的对环境法规的强化，使得对CO₂的处理方面的兴趣日益增加，在其中，正在具体实施储存及移送CO₂，从而将其埋存于海洋油田采集地区的产业。由此，对用于液化及储存CO₂气体的气罐用钢材的需求正在快速增加。

为了将CO₂气体液化，至少需要7巴以上的加压，由于用于液化CO₂气体的气罐的设计温度为-60℃以下，因此需要用于气罐的钢材具备高强度特性，以能够抵抗高的压力和外部冲击，还需要在低的气体温度下也具有充分的韧性。尤其是在用于气罐的钢材的情况下，根据等级规则(rule)要求在-75℃以下的温度下具有优异的低温韧性。

此外，在将气罐用钢材进行焊接而制成气罐的情况下，焊接部的消除应力占据重要的部分。由此，作为去除焊接部应力的方法有根据热处理的焊后热处理(Post Welding Heat Treatment，PWHT)方法，通过对焊接部进行水压喷射等来去除应力的机械式应力去除(MSR：Mechanical Stress Relief)方法。其中，利用机械式应力去除(MSR)方法来去除焊接部应力的情况下，基底金属部也会因水压而变形，因此，将基底金属的屈服比限制在0.8以下。这是由于在利用MSR来去除应力时，因高压水喷射而对基底金属施加屈服强度以上的变形的情况下，如果屈服强度和抗张强度比高时，则会发生屈服，即，达到抗张强度而会有产生破坏的可能性，因此需要将屈服强度和抗张强度限制为差异较大。

尤其是在气罐的情况下，基本上需要形成大型化，因此难以实施根据PWHT方法的应力去除，因此，大部分的造船公司在采用机械式应力去除(MSR)的方法，因此，用于制备气罐的钢材需要具有低屈服特性。

此外，作为提高钢材所需的又一个特性，即提高钢材强度的方法有，析出强化、固溶强化、马氏体(Martensite)强化等，但这些方法虽然可以提高强度，但存在使韧性变差的问题。

但是，在使晶粒微细化而强化强度的情况下，不仅可以获得高强度，而且因冲击韧性而使转变温度降低，从而可以防止韧性变差。

作为例子，专利文献1及专利文献2为通过晶粒微细化而提高强度及韧性的技术，具体公开了一种将奥氏体晶粒微细化而使铁素体晶粒微细化的方法，但是用于实施该方法的制备条件苛刻，并且还存在铁素体的微细化效果不好的问题。

此外，专利文献3至7涉及一种通过未再结晶强轧制来细化铁素体的技术，其中，专利文献3公开了一种在加热低碳钢后冷却的过程中，在奥氏体未再结晶域温度范围下，以30％以上的压缩比实施压缩加工，通过加速冷却来使铁素体微细化的方法；专利文献4公开了一种首先将普通的碳钢采用马氏体组织进行热处理后，将其再加热至铁素体温度范围，从而以每通过一次为50％以上的压缩比来进行加工，从而实现铁素体微细化的方法。此外，专利文献5和专利文献6公开了一种通过静态再结晶使奥氏体结晶粒度限制为一定大小，在奥氏体未再结晶区域以每通过一次为30％以上的压缩比来进行轧制，从而实现微细的铁素体的方法；专利文献7公开了一种通过单次或多次将再加热的低碳钢在Ar3温度附近将总压缩比限定为75％以上，将轧制次数间的维持时间限制为1秒以下的铁素体的微细化方法。

但是，在上述公开的技术中，在制备钢材的主要工序的轧制工序中，每次需要大下压量(large reduction)，而每次的时间有限，因此，上述公开的技术是制备条件上存在难度的技术，为了实现这些技术，实际上需要设置超大型的轧制设备及控制系统，因此以现有的设备很难实现。

上述技术均为根据晶粒微细化而提高强度及韧性的技术，由此来实现铁素体晶粒的微细化时，在抗张强度上升的同时，屈服强度也同时上升，从而存在难以实现低屈服比的问题。

(专利文献1)日本公开专利公报第1997-296253号

(专利文献2)日本公开专利公报第1997-316534号

(专利文献3)韩国公开专利第1999-0029986号

(专利文献4)韩国公开专利第1999-0029987号

(专利文献6)韩国公开专利第2004-0059579号

(专利文献5)韩国公开专利第2004-0059581号