[发明专利]PWHT后的韧性优异的高强度压力容器用钢材及其制造方法

说明书

本发明涉及一种适用于石油化学制造设备、储罐、热交换器、反应堆、冷凝器等中的压力容器用钢材，更详细地，涉及一种焊后热处理(PWHT)后的强度和韧性依然优异的压力容器用钢材及其制造方法。

技术领域

本发明涉及一种适用于石油化学制造设备、储罐、热交换器、反应堆、冷凝器等中的压力容器用钢材，更详细地，涉及一种焊后热处理(PWHT)后的强度和韧性依然优异的压力容器用钢材及其制造方法。

背景技术

近来，由于石油化学制造设备、储罐等设备的大型化及大容量储存的要求，持续对用于上述设备中的压力容器用钢材进行厚板化，尤其，由于在寒冷环境中的使用的增加，保证韧性的温度在逐渐变低。

不仅如此，在通过焊接等工艺制造大型结构物时，为了确保母材和焊接部的结构稳定性，趋向于降低碳当量(Ceq)并将杂质控制在极限范围内。

与此同时，作为增强焊接部内部可靠性的另一种方法，有如下方案，即，实施PWHT(Post Weld Heat Treatment)来去除焊接部位的残余应力，从而防止结构物的变形，确保形状和尺寸的限定性。

通常，以结构物整体为对象进行PWHT，但是，即使局部地进行PWHT，除焊接部以外的母材依然暴露在热源中，因此可能会导致母材的物理性质的劣化。因此，在进行PWHT时，其之后的母材的质量与设备的寿命有着密切的关联性。

另外，对于主要由贝氏体(Bainite)、马氏体(Martensite)、岛状马氏体(MA)等硬质相(Hard Phase)构成的高强度压力容器用钢材来说，进行长时间的PWHT时，母材通过碳的再扩散、位错恢复、晶粒生长(贝氏体或马氏体界面移动)及碳化物的生长、析出等一连的过程后，强度下降，而且还表现出延展性-脆性转变温度(DBTT)增大的倾向。

如上所述，作为防止进行长时间的PWHT处理时伴随的物理性质下降的方法，有以下方法。第一，即使Ceq高，也增加能够增大淬透性的合金元素的添加量，以在热处理后也增大回火(tempered)的低温相分率，减少强度降低量。第二，为了实现淬火-回火(quenching-tempering，Q-T)钢的微细组织为由铁素体和贝氏体组成的二相组织或者在这基础上包含一定的马氏体的三相组织，同时增强热处理后的组织和位错密度没有变化的铁素体的基体相强度，可增加如Mo、Cu、Si、C等具有固溶强化效果的元素的含量。

但是，所述两种方法都存在如下缺点，即，由于Ceq的增大，使得焊接热影响部(HAZ)的韧性降低的可能性高，并且添加固溶强化元素，导致制造成本上升。

作为另一种方法，有利用稀土类元素的析出强化方法，这种方法在特定成分范围和适用温度条件下是有效的。

与此相关的专利文献1中公开了一种通过以下工艺能够使PWHT保证时间长达16小时的技术，所述工艺是对板坯进行加热及热轧后，空冷至室温，并在Ac1～Ac3转变点加热后进行缓慢冷却，其中，所述板坯以重量％计，包含：C：0.05～0.20％、Si：0.02～0.5％、Mn：0.2～2.0％、Al：0.005～0.10％及余量的Fe和不可避免的杂质，且根据需要而进一步包括Cu、Ni、Cr、Mo、V、Nb、Ti、B、Ca、稀土类元素中的一种或两种以上。

但是，在钢材的厚板化和焊接部条件恶劣时，通过上述技术获得的PWHT保证时间变得非常不足，并且无法适用更长时间的PWHT。

因此，需要研发一种在钢材的厚板化及焊接部条件的恶劣化的情况下，经过长时间的PWHT后，强度和韧性也没有降低，即，对于PWHT的抵抗性优异的钢材。

(专利文献1)日本专利公开号第1997-256037号

发明内容

(一)要解决的技术问题