[发明专利]抗高温PWHT软化的低焊接裂纹敏感系数原油储罐用高强韧性钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于10万m³-15万m³大型原油储罐用高强韧性钢板制造领域，特别涉及一种抗高温模拟焊后热处理(PWHT)软化的低焊接裂纹敏感系数高强韧性大型原油储罐用钢板及其制备方法。

背景技术

大型原油储罐用高强韧性钢板一般要求屈服强度≥490MPa以上，抗拉强度为610-730MPa，断后伸长率≥17％，20横向冲击功≥80J，钢板以调质状态交货。为确保钢板兼备高强韧性及良好焊接质量，一般采用低碳成分设计，科学合理的复合添加Mn、Si、Ni、Mo、Nb、V、Ti多种合金元素。另外，这类大型原油储罐一般位于沿海地区，复杂苛刻的海洋性气候，大线能量焊接导致油罐在焊缝质量控制难度加大。因此，为防止钢板焊接过程冷裂纹和再热裂纹的产生，10万m³-15万m³大型原油储罐用高强韧性钢板的技术文件一般均对低焊接裂纹敏感系数(Pcm)、再热裂纹敏感系数(PSR)有严格的规定。

为改善焊接接头的显微组织和力学性能，消除焊接残余应力，大型原油储罐的关键部位在焊接成型后，一般都需要进行焊后热处理。毫无避免的，靠近焊缝处的母材经历相应的热处理后，母材钢板的力学性能有下降的趋势。因此，为确保大型储罐的安全运行，大多储罐设计文件要求32mm-40mm的厚钢板具有抗高温PWHT软化性能，即：钢板经过淬火+回火热处理后，需额外进行高温、缓慢加热、长时间保温的模拟焊后热处理(PWHT)，模拟焊后热处理后的力学性能指标满足标准或具体工程设计文件要求。

目前已公布的关于原油储罐用钢板的专利文献(例如：CN 102936684 A)采用TMCP+回火热处理的低成本工艺路线生产16-32mm厚度储油罐用12MnNiVR钢板。其制备过程中钢板中添加了较多Mo、Ni等贵金属，尤其是32mm厚度钢板对应的实施例，Mo含量为0.25％，Ni含量为0.40％，Cr含量为0.25％。一方面，这些贵金属的添加导致成本大幅增加，低成本生产失去意义；另一方面，没有考虑钢板Pcm和PSR控制，焊接过程中产生冷裂纹和再热裂纹倾向增加，建造风险加大。对于原油储罐用钢，一般需要对30mm厚度以上的钢板进行模拟焊后热处理，该发明中没有涉及这一重要过程。另外，实施例的屈服强度在530MPa-575MPa，抗拉强度为635MPa-675MPa，经过高温、缓慢加热、长时间保温模拟焊后热处理后，钢板的强度将不能保证。

发明内容

本发明主要目的在于克服经保温模拟焊后热处理后钢板的强度无法保证的缺陷，通过合理的化学成分设计，采用控制轧制与在线控制冷却及淬火+回火工艺生产用于建造10万m³-15万m³大型原油储罐的抗高温PWHT软化的低焊接裂纹敏感系数高强韧性钢板。

为实现上述目的，本发明的抗高温PWHT软化的低焊接裂纹敏感系数大型原油储罐用高强韧性钢板，其化学成分(重量％)为：

C：0.07％-0.12％、Si：0.15％-0.30％、Mn：1.40％-1.60％、S≤0.010％、P≤0.015％、Mo：0.05％-0.15％，Ni：0.20％-0.35％，Nb：0.015％-0.035％、V：0.030％-0.060％、Ti：0.010％-0.030％，Alt：0.015％-0.045％，其余为Fe和微量杂质。

优选的，所述钢板中气体元素含量为为：O≤0.0030％，N：0.0020％-0.0045％，H≤0.00015％。P_cm≤0.21％，P_SR≤-0.50％。

优选地，钢板厚度为20-30mm时，其化学成分及重量百分比含量为：

C：0.09％-0.12％、Si：0.15％-0.30％、Mn：1.45％-1.55％、S≤0.008％、P≤0.015％、Mo：0.06％-0.10％，Ni：0.20％-0.25％，Nb：0.020％-0.030％、V：0.045％-0.055％、Ti：0.015％-0.025％，Alt：0.020％-0.040％，O≤0.0025％，N：0.0020％-0.0045％，H≤0.00015％。P_cm≤0.21％，P_SR≤-0.50％，其余为Fe和微量杂质。

优选地，钢板厚度为30-40mm时，其化学成分及重量百分比含量为：