[发明专利]低成本超低温镍钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及低碳(高强度)低合金钢，特别涉及低成本超低温镍钢及其制造方法，该钢板屈服强度≥550MPa、抗拉强度≥650MPa、-196℃低温冲击功单值Akv≥100J、Z向性能≥35％，主要用于液化天然气储罐、船用液化天然气储罐。 

背景技术

众所周知，低碳(高强度)低合金钢是最重要工程结构材料之一，广泛应用于石油天然气管线、海洋平台、船舶制造、桥梁结构、锅炉容器、建筑结构、汽车工业、铁路运输及机械制造之中。低碳(高强度)低合金钢性能取决于其化学成分、制造过程的工艺制度，其中强度、韧性和焊接性是低碳(高强度)低合金钢最重要的性能，它最终决定于成品钢材的显微组织状态。随着科技不断地向前发展，人们对钢的强韧性、焊接性及抗加工劣化性提出了更高的要求，即在维持较低制造成本的同时大幅度地提高钢板的综合机械性能和使用性能，以减少钢材的用量而节约成本，减轻钢构件自身重量、稳定性和安全性。 

目前世界范围内掀起了发展新一代高性能钢铁材料的研究高潮，通过合金组合设计、革新控轧/TMCP(包括DQ)技术及后续热处理工艺获得更好的显微组织匹配，从而使钢板得到更优良的低温韧性、强塑韧性匹配与焊接性。 

现有技术制造-196℃低温横向冲击韧性(单个值)≥100J的厚钢板时，一般要在钢中添加大量贵重合金元素镍，镍含量一般控制在9.0％以上，以确保母材钢板具有优异的超低温韧性。如《日本金属学会誌》30(1966)，P42；ibid.，33(1969)，P856；《川崎制铁技报》，18(1986)，P327；《日本钢管技报》，111(1986)，P1；《压力技术》，31(1993)，P353；《CAMP-ISIJ》，9(1996)，P437)。但是生产成本居高不下，产品市场竞争力低下，如《压力技术》，29(1991)，P341。 

其次，合金钢板经过高回火参数TP≥18.5×10³(TP＝T(20+lgt)焊后热处理(即SR处理)，钢板超低温冲击韧性严重劣化，表现为低温冲击功数值一般均低于47J，严重危及低温LNG储罐在服役过程中的安全可靠性，埋下重大事故的隐患。 

此外，采用大热输入焊接时，焊接热影响区(HAZ)低温韧性发生比较严重的劣化，热影响区(HAZ)的低温韧脆转变温度一般比较难以达到-165℃，更不用说达到超低温-196℃。 

现有大量专利文献只是说明如何实现母材钢板的-40℃～-60℃低温韧性，对于如何在焊接条件下，获得优良的热影响区(HAZ)低温韧性说明得较少，尤其采用大热输入焊接时如何保证超低温镍钢热影响区(HAZ)的-196℃低温韧性较少。(如日本专利昭63－93845、昭63－79921、昭60－258410、特平开4－285119、特平开4－308035、平3－264614、平2－250917、平4－143246及美国专利US Patent4855106、US Patent5183198、US Patent4137104) 

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本超低温镍钢及其制造方法，钢板屈服强度≥550MPa、抗拉强度≥650MPa、-196℃低温冲击功单值Akv≥100J、Z向性能≥35％，特别适宜于用做制造大型LNG超低温储罐、船用LNG超低温储罐、冰海及极地区域大型钢结构，并且能够实现低成本稳定批量工业化生产。 

为达到上述目的，本发明的技术方案是：