[发明专利]超低温压力容器用钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压力容器用钢板及其生产方法，尤其是一种超低温压力容器用钢板及其生产方法。

背景技术

随着低温设备的大型化，所需钢板厚度也越来越厚，如中石化某个LNG项目低温钢设计厚度已达到52mm，且要求钢板NDT（无塑性转变温度）≤-100℃，试样经长时间模焊（模拟焊后热处理温度为600℃±20℃；保温时间：12h～14h；试样装出炉温度≤400℃，400℃以上时升温速度55℃/h～100℃/h、降温速度55℃/h～135℃/h）后板厚1/4处及1/2处-100℃横向冲击功≥100J，厚度方向拉伸ZZ≥35%，晶粒度≥6级。

现有技术中，中国专利公开号CN200810046958公开了“一种高韧性-110℃低温钢及其制造方法”，其交货状态为正火+回火，钢板最大厚度为34mm，合金设计为Nb-V-Ti-Mo-Cu；其虽然具有-110℃的低温韧性，但是其不能满足34mm以上厚度要求NDT及模焊性能。现有34mm以上厚度的超低温压力容器用钢板均存在生产成本较高的不足之处。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低生产成本、具有良好强韧性匹配的高落锤性能、高模焊性能的超低温压力容器用钢板；本发明还提供了一种超低温压力容器用钢板的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其由以下质量百分比的成分熔炼而成：C0.06%～0.09%，Si0.16%～0.30%，Mn0.60%～0.70%，P≤0.008%，S≤0.005%，Ni3.50%～3.70%，Mo0.07%～0.12%，Cr0.15%～0.20%，Alt0.020%～0.040%，余量为Fe和微量不可避免的杂质。

本发明所述钢板的最大厚度为52mm。

本发明的钢板的化学成分设计采用低碳当量、Ni-Cr-Mo系铁素体钢。本发明中C含量在0.06%～0.09%：采用超低碳设计，一方面有利于提高钢的韧性，另一方面可显著地改善钢的焊接性能。Si含量在0.16%～0.30%之间：Si主要以固溶强化形式提高钢的强度，但不可含量过高，以免降低钢的韧性。Mn含量选择在0.60～0.70%：Mn主要起固溶强化和降低相变温度提高钢板强度的作用，Mn能显著提高钢的淬透性，随Mn含量的增加，钢板的塑性和低温冲击韧性略有下降，强度显著提高，因此为保韧性Mn含量也不易过高。P含量≤0.008%，S含量≤0.005%：在一般情况下，磷和硫都是钢中有害元素，增加钢的脆性；磷使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏；硫降低钢的延展性和韧性，在轧制时造成裂纹；因此应尽量减少磷和硫在钢中的含量。Ni含量控制在3.50%～3.70%之间：在铁-碳相图上，Ni使共析点向左下方移动，降低钢的临界点AC3点；Ni是非碳化物形成元素，它与碳作用不形成碳化物，但Ni与Fe能形成α或γ固溶体，随着Ni含量的提高，奥氏体的稳定性增大，能显著提高铁素体的韧性，从而提高低温钢的低温韧性；Ni能减小低温时的位错在基体金属中运动的阻力，故韧性提高，Ni还可以提高层错能，抑制在低温时大量位错的形成，促进低温时位错的交滑移，使裂纹扩展消耗功增加，也使韧性增加；因此，Ni是保证-100℃横向冲击功的最主要元素。Al含量0.020%～0.040%：铝是钢中常用的脱氧剂，钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性；铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，过高则影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。Cr含量0.15%～0.20%：Cr可增加钢的淬透性，提高钢的强度，但含量多时降低钢的韧性。Mo含量0.07%～0.12%：Mo是中强碳化物形成元素，增加固溶体原子间结合力，降低铁的自扩散激活能，从而增加过冷奥氏体的稳定性，抑制大量的先共析铁素体析出，得到合适的少量铁素体。

本发明方法包括冶炼、连铸、加热、轧制、水冷及热堆垛、热处理工序；所述冶炼工序由上述质量百分比的成分熔炼；

所述加热工序：铸坯最高加热温度1180℃～1200℃，均热温度1160℃～1180℃，总加热时间≥12min/cm；

所述水冷及热堆垛工序：轧制后的钢板在快速冷却装置进行在线冷却，返红温度为≤750℃；钢板下线后堆垛温度≥250℃，堆垛缓冷时间≥24小时；

所述热处理工序：淬火温度为860℃±10℃，总加热时间为2min/mm且≥30min，水冷加速冷却，水量≥4000m³/h，淬火机辊速2m/min～20m/min，钢板返红温度≤200℃；回火温度为645±10℃，总加热时间为4min/mm且≥180min，空冷。