[发明专利]高强度低屈强比易焊接移动压力容器钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于低合金高强钢材领域，尤其涉及一种薄规格高强度薄规格低屈强比高韧性钢板。

背景技术

目前国内使用的移动罐车（移动压力容器）用钢材抗拉强度大都小于600MPa，低温冲击韧性值较低，且屈强比较高，导致罐体壁厚无法适应薄规格生产，自重系数相应加大，容重比小，运载效率低。近年来，随着石化行业不断发展，对具有高强高韧，自重系数低的移动罐车的需求越来越迫切。

专利号为CN101144138A的专利发明了一种低温压力容器用钢板及其生产方法，该钢-40℃横向冲击功达164J，但屈服强度不到420MPa。

专利号为CN101871077A的专利发明了一种正火型高强度压力容器钢的制造方法，该钢低温韧性优良，但其强度级别不到570MPa。

专利号为CN1040777C的专利发明了一种大型球罐钢及热处理方法，该发明钢强韧性好，但屈强比偏高，但交货状态为正火+回火，使生产成本增加。

专利号为CN102719737A的专利发明了一种屈服强度460MPa级正火高强韧钢板及其制造方法，该发明钢强韧性好、生产成本低，但焊接性能差，强度低。

综上所述，现有的移动式压力容器用钢中存在强度不足、焊接性能较差及生产成本较高等问题。

发明内容

针对现有移动式压力容器用钢存在的强度不足、焊接能力差及屈强比偏高的缺点，本发明提供一种高强度高韧性易焊接低屈强比钢，且没有增加钢板的规格，本发明的移动罐车用钢强度明显高于传统移动式压力容器用钢，集高强、低温高韧性、低屈强比及优良的焊接性能为一体，且具有生产可操作性强、成本低等的特点。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种高强度低屈强比易焊接移动压力容器钢板，该钢板的化学成分按质量百分比计为，C：0.14～0.20%，Si：0.20～0.60%，Mn：1.10～1.70%，P≤0.020%，S≤0.010%，Ni：0.20～0.80%，Nb：0.010～0.050%，V：0.010～0.20%，40ppm≤N≤80ppm，H≤2ppm，Pcm≤0.30，Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B余量为Fe及不可避免的杂质。

正火热处理后，钢板屈服强度≥460MPa，抗拉强度≥630MPa，属于630MPa级高强钢种，延伸率≥22%，屈强比≤0.80，母材板厚1/4处-40℃KV₂≥60J，焊接热影响区板厚1/4处-40℃KV₂≥27J，钢板为薄规格厚度为6-20mm，晶粒度一般都在6.5级以上，组织为铁素体+珠光体。

本发明的主要合金元素加入基于以下原理：

C：钢中主要的强度提高元素，如其含量过高会显著提高钢的Pcm值，恶化其焊接性能，同时降低焊接接头低温韧性。在提高发明钢强度的同时为了保证其具有较好的低温韧性，因此本发明钢C为0.14～0.20%。

Si：以固溶强化形式提高钢的强度，但含量过高会导致钢板表面产生麻点等缺陷，同时恶化钢的焊接接头冲击韧性。因此本发明钢Si为0.20～0.60%。

Mn：可明显提高钢的强度，也可降低钢的韧脆转变温度，改善钢的低温韧性。但含量过高会加剧铸坯的中心偏析，使铸坯中心易形成长条状夹杂MnS，对母材性能和焊接热影响区均有严重不良影响。因此本发明钢Mn为1.10～1.70%。

P：钢中有害元素，如果其含量高，增加钢的冷脆性，使钢的低温冲击韧性变坏。因此，本发明钢P≤0.020%。

S：对钢的低温冲击韧性有很大危害，如果其含量高，容易生成大量的低熔点硫化物，并与基体形成熔点更低的共晶体，在晶界处形成富集，产生焊接再加热开裂，因此，本发明钢S≤0.010%。

Ni：可使钢板的强度提高，特别是低温韧性，也可减轻因Cu的添加而引起的铸坯表面裂纹倾向。但Ni价格昂贵，加入量过多会显著提高钢的生产成本，因此本发明钢Ni为0.20-0.80%。

Nb：可以促进低温相变组织形成，与C和N结合生成Nb（C、N），在位错、亚晶界和晶界处大量析出，对变形奥氏体的回复再结晶起到强烈的阻碍作用，使晶粒细化，提高钢的基体强度。但含量过高使钢的塑性和韧性降低，同时成本上升。因此，本发明钢Nb为0.010-0.050%。