[发明专利]一种450MPa级抗氢致开裂压力容器用钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本专利涉及压力容器用钢板，具体为涉及一种抗拉强度达到450MPa的抗氢致开裂压力容器用钢板及其生产方法。

背景技术

在石油化工领域，近年来发生的一些由于H₂S存在发生的设备损坏或破裂事故，使得人们对于H₂S腐蚀环境下用压力容器钢板的抗氢致开裂（HIC）性能提出了要求。氢制开裂是钢在湿硫化氢环境中一种常见的破坏形式，H₂S与钢表面发生反应产生的氢原子，氢原子向钢中扩散，可能在钢中夹杂物、晶界、位错等位置聚集形成氢气从而萌生裂纹，当钢中存在带状组织时，裂纹易于沿着带状组织进行扩展，形成较大尺寸裂纹。所以对于抗氢致开裂的容器钢，一方面需要严格控制夹杂物的数量和形态以降低裂纹萌生的可能，另一方面需要减轻带状组织，特别是心部中心偏析区域内的带状组织，抑制裂纹扩展。

目前抗氢致开裂用钢主要集中在管线钢领域，一般为低碳、低锰合金成分体系，通过降低C、Mn含量消除钢板带状组织，达到抗氢致开裂的目的。但降低C、Mn含量后，为了保证钢板的强度，必须添加其他合金元素，这将引起生产成本的增加。另外，部分抗氢致开裂用钢用于压力容器领域，采用中碳合金成分，为了保证良好的中心质量，避免中心偏析的出现，多采用铸锭进行生产，但铸锭在中厚板生产企业中普及率低，不能成为普通钢厂经济型的生产方法。

如申请号CN200510023651.3、CN200410025585.9涉及一种酸性环境用管线钢的制造方法，C含量为0.02-0.055，添加Nb、Ti、Mo、Cu、Ni多种合金元素，申请号CN200610016498.6涉及一种抗硫化氢应力腐蚀的石油钢管生产方法，C含量为0.25～0.32%，添加Ni、Cr、Mo、Cu等多种合金元素，使用淬火+回火工艺。

申请号CN201110080746.4涉及一种抗HIC铁素体系耐热钢及其制备工艺，C含量0.1-0.15%，Mn：0.3-0.6%，添加Cr、Mo合金元素，采用正火+回火工艺生产。申请号CN201210055848.5涉及一种抗氢致开裂压力容器钢及其制造方法，C：0.15-0.25，Si：0.10-0.30%，Mn：1.0-1.6%，Mo：0.35%-0.60%，Ni：0.20%-0.80%，采用模铸生产钢坯，钢板经过淬火+回火的调质工艺。这两个专利在合金元素含量方法与本专利有明显区别，另外这两个专利均需要经过回火热处理，这样增加了热处理流程，引起制造成本和生产周期的增加。

申请号CN200710193032.8设计一种大厚度新型抗硫化氢用钢及其生产方法，C：0.17%-0.20%，Si：0.30%-0.40%，Mn：1.10%-1.20%，Ni：0.02%-0.30%，Nb：0.025%-0.35%.该专利生产厚度达到130mm，采用钢锭生产。钢锭与现代钢厂普遍采用的连铸坯相比，虽然有利于最终钢板中心偏析和心部带状组织的控制，但存在着生产效率低，成材率低等缺点，而且铸锭在中厚板生产企业中普及率低，不能成为普通钢厂经济型的生产方法。且此专利对钢板的抗氢致开裂性能未有明确指标

发明内容

本发明的为目的在于提供一种450MPa级抗氢致开裂压力容器用钢板及其生产方法，通过C、Si、Mn三种合金元素的合理添加，严格控制杂质元素含量和铸坯质量，匹配相应的轧制工艺，简单易操作的热处理工艺，在满足一般压力容器钢力学性能的基础上，屈服强度≥300MPa，抗拉强度≥450MPa，延伸率≥30%，0℃冲击功≥200J，具有良好的抗氢致开裂性能，裂纹长度率≤5%，裂纹宽度率≤1.5%，裂纹敏感率≤0.2%。

为达到上述发明目的，本发明的技术方案为：

本发明涉及一种450MPa级抗氢致开裂压力容器用钢板，其特征在于：钢板化学成分重量百分数为：C：0.13-0.14%，Si：≤0.30%，Mn：0.90-0.95%，P：≤0.008%，S：≤0.001%，其余为Fe和不可避免的杂质。

仅添加低成本的C、Si、Mn作为合金元素以保证钢板强度，通过超低P、S杂质含量保证钢液纯洁度。