[发明专利]一种超厚高强抗层状撕裂Q500D‑Z35水电机组钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种用于制造大型、特大型水电发电机组的超厚、高强度、抗层状撕裂Q500D-Z35钢板，以及该钢板的制造方法。

背景技术

随着中国能源结构调整步伐的深入，水电已经被视为未来国内电力发展的主流趋势，国外水电发展也是方兴未艾，随着水电发电技术的发展，大型、特大型水电站逐渐成为水电建设项目的主流，如国内乌东德水电项目单机装机容量达到了85万千瓦，总装机容量达到1020万千瓦，白鹤滩水电项目单机装机容量达到了100万千瓦，总装机容量达到1600万千瓦。对制造大型、特大型水电站发电机组所使用的钢板的技术质量要求越来越高，生产难度越来越大，制造大型、特大型水电站发电机组所使用钢板的质量难度主要表现在：

⑴、钢板越来越厚，一般在100mm以上，最大厚度达到350mm；

⑵、钢板单重越来越大，单张钢板最大重量达到40t以上；

⑶、内部质量要求高，超声波无损检验要达到Ⅰ级水平；

⑷、强度越来越高，达到屈服强度500MPa级，而且是焊接消应处理以后的强度，靠正火已经不能保证强度，必须调质，而对于大厚度钢板，受其冷却能力限制，淬火的难度极大；

⑸、韧性要求高，要求-20℃横向冲击吸收能达到47J以上，结合高强度，钢板性能保证难度极大；

⑹、抗层状撕裂性能要求高，钢板服役期间不单沿平面方向受力，而且沿厚度方向受力，不能产生层状撕裂，一般要求达到抗层状撕裂的最高级别—Z35级，即厚度方向断面收缩率≥35％；

⑺、焊接性能要求高，要求钢板CEV很低，厚度≥240mm钢板的CEV不得大于0.62％，成份和性能矛盾十分突出，极大地增加了保证钢板各项性能的难度；

⑻、均匀性要好，对钢板成份偏析提出严格要求。

⑼、钢板加工性能好，能够进行较大角度弯曲，切割性能好。

发明内容

针对制造大型、特大型水电站发电机组用钢板的这些质量和生产技术难题，本发明的目的在于提供一种超厚、高强、抗层状撕裂的Q500D-Z35钢板，达到以下技术要求：

⑴、钢板最大厚度350mm；

⑵、单张钢板最大重量45t；

⑶、超声波无损检验要达到Ⅰ级水平；

⑷、性能达到下表要求；

Q500D-Z35水电钢板性能

⑸、板厚101mm～170mm时，CEV≤0.58％；板厚＞170mm～240mm时，CEV≤0.60％；板厚＞240mm～300mm时，CEV≤0.62％；板厚＞300mm～350mm时，CEV≤0.65％；

⑹、钢板成份偏析满足下表要求。

成份偏析允许偏差表

⑺、钢板强抗层状撕裂，Z向性能达到Z35要求；

⑻、钢板加工性能好，可以较大角度弯曲，切割性能好。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种超厚高强抗层状撕裂Q500D-Z35水电机组钢板，钢板是由以下质量百分比的组分熔炼而成：C：0.10％～0.16％，Si：0.15％～0.50％，Mn：0.90％～1.70％，P≤0.010％，S≤0.003％，Ni：0.80％～1.90％，Cr:0.50％～1.00％，Mo:0.50％～0.80％，Cu:0.20％～0.60％，Nb：0.010％～0.050％，Al：≤0.030％，Ti：0.010％～0.030％，V:0.002％～0.050％，Ca：0.0010％～0.0030％，B：0.0001％～0.0030％，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明钢板长度化学成分设计，采用适量碳和Ni、Cr、Cu、Mo等合金元素配比，解决钢板淬透性、淬硬性难题，使钢板微观组织达到适宜形貌的粒状贝氏体、多边形铁素体、回火索氏体的合理搭配。Nb、Al、Ti细化组织，同时Ni提高韧性，保证钢板母材和焊接消应处理后的性能满足要求，保证CEV满足要求。Si、Al二者结合脱氧，Al对钢液深度脱氧，保证完全镇静钢。Ca处理改善钢中夹杂物形态，提高钢板综合性能，Ti和Ca形成耐高温的氧化物提高焊接性能。另外再尽量降低有害元素P、S含量。

钢板中各组分及含量在本发明中的作用是：

⑴、碳(C)