[发明专利]抗应力腐蚀开裂性及低温韧性优异的低屈强比高强度钢材

说明书

本发明的一个方面涉及抗应力腐蚀开裂性及低温韧性优异的低屈强比高强度钢材，其以重量％计包含以下成分：碳(C)：0.02％～0.10％、锰(Mn)：0.5％～2.0％、硅(Si)：0.05％～0.5％、镍(Ni)：0.05％～1.0％、钛(Ti)：0.005％～0.1％、铝(Al)：0.005％～0.5％、铌(Nb)：小于等于0.005％、磷(P)：小于等于0.015％、硫(S)：小于等于0.015％、余量的Fe及其他不可避免的杂质，微观组织以面积％计包含大于等于60％的针状铁素体，余量的贝氏体、多边形铁素体、马氏体‑奥氏体组元中的至少一种。

技术领域

本发明涉及一种抗应力腐蚀开裂性及低温韧性优异的低屈强比高强度钢材。

背景技术

用于液化气储罐的钢材根据液化气的种类而不同，但是气体的液化温度一般在常压下是低温(LPG为-52℃)，因此不仅要求母材具有优异的低温韧性，而且要求焊接部分也具有优异的低温韧性。

此外，已知液化氨(LAG)会引起钢材的应力腐蚀开裂(SCC,Stress CorrosionCracking)，因此IGC CODE(国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则)中规定，对氧分压、温度等制造时的操作条件进行限制，同时将钢材的Ni含量限制在5％以下，并将实际屈服强度限制在440MPa以下。

另外，对气罐(Gas Tank)用钢材进行焊接制造成气罐(Gas Tank)时，消除焊接部分的应力占重要的地位。因此，作为消除焊接部分应力的方法，例如有基于热处理的PWHT(焊后热处理)方法、以及通过对焊接部分施加静水压等消除应力的机械应力消除(MSR：Mechanical Stress Relief)方法。当利用机械应力消除(MSR)方法消除焊接部分应力时，水压导致的变形也会作用于母材部，因此将母材的屈强比限制在0.8以下。这是因为，在利用MSR消除应力的过程中，高压喷水导致屈服强度以上的变形作用于母材时，如果屈服强度与拉伸强度之比高，就会发生屈服，即达到拉伸强度，存在发生破坏的可能性，因此限制成屈服强度相对拉伸强度有很大差异。

特别是，对于气罐(Gas Tank)，基本上需要实现大型化，难以通过PWHT方法消除应力，于是大部分造船厂选用机械应力消除(MSR)方法，因此用于制造气罐(Gas Tank)的钢材要求具有低屈强比特性。

如上所述，在混装所述LPG和LAG的气罐领域中，重大的课题是同时实现低温韧性以及基于缘自液化氨的屈服强度上限规定的低屈强比化。

另外，专利文献1中提出了加入6.5％～12.0％的Ni以实现优异的低温韧性的技术。此外，专利文献2中提出了对特定组分的钢实施淬火回火处理以混用回火(Tempered)马氏体和贝氏体的技术。

然而，通常，如果加入大量的Ni，则由于原子间距窄，将会生成很多具有容易变形的FCC晶格结构的奥氏体相，当重复应力和腐蚀环境作用于这种容易变形的FCC晶格结构时，容易发生腐蚀，从而导致产生开裂。因此，上述发明存在如下问题：由于高价Ni的含量高，经济性下降，而且导致抗应力腐蚀开裂(SCC)性下降。

此外，专利文献3中提出了仅对钢板表层进行软化处理以实现低屈强比化的技术。然而，该技术虽然可以分别实现低温韧性和低屈强比，但是难以同时实现低温韧性和低屈强比。

另外，作为提高钢材所要求的另一特性钢材强度的方法，例如有析出强化、固溶强化、马氏体(Martensite)强化等，但是这些方法虽然提高强度，却会造成韧性和延伸率变差。

此外，当使用各种制造条件使晶粒细化提高强度时，不仅能获得高强度，而且由于冲击韧性转变温度降低，可以防止韧性变差，但是晶粒细化导致屈服强度上升，从而超过氨致应力腐蚀开裂(SCC)的屈服强度上限440MPa，难以确保低屈强比。

因此，需要研发出一种抗应力腐蚀开裂性及低温韧性优异的低屈强比高强度钢材及其制造方法。

在先技术文献