[发明专利]一种用于超低温环境的节镍型7Ni钢及其热处理工艺

说明书

本发明公开了一种用于超低温环境的节镍型7Ni钢及其热处理工艺，属于低温用钢技术领域。该节镍型7Ni钢成分：Ni：7.00～7.60％；C：0.02～0.06％；Si：0.03～0.80％；Mn：0.10～0.90％；Cr：0.30～0.60％；余量为Fe及不可避免的夹杂。该钢采用QLT热处理，具体为高温淬火+两相区亚温淬火+回火工艺，包括多步工艺。本发明节镍型7Ni钢具有优良强塑性组合和出色的低温韧性，其性能已经达到9Ni钢相当水平，可以作为超低温环境中的结构钢材，并实现了制造成本的降低，具有非常好的经济适用性。

技术领域

本发明涉及低温用钢技术领域，具体涉及一种用于超低温环境的节镍型7Ni钢及其热处理工艺。

背景技术

作为一种清洁和高效的能源，液化天然气(liquefied natural gas，简称LNG)的需求量在世界范围内迅速增长。液化天然气是在常压下将天然气冷却至-162℃形成的液体，液化后的天然气只有原气态体积的1/625，非常便于存贮和运输。目前，全球LNG的需求以每年约8％的速度增长，亚洲未来几年增长速度更快，而我国已成为全球五大天然气进口和消费国之一，国内天然气消费量年均增速10％以上，到2020年我国的天然气消费量将达到2000亿立方米。LNG工业在我国越来越受到重视，除已建成的几个接收基地外，我国未来几年还将在沿海城市建造十余个LNG接收基地，包括十几座大型LNG储罐。

由于液化天然气的储运温度为-162℃，这就要求用于建造LNG储罐的材料必须具有良好的低温冲击韧性以及优良的强塑性综合性能。9Ni钢是LNG储运设备所需重要钢种，随着LNG工业的快速发展，对9Ni钢的需求也会不断增加。但随着镍资源的大量消耗，镍合金化成本占9Ni钢成本的比重越来越大，致使镍系低温钢的成本不断提高，节镍成为了一个重要课题。为此日本住友金属公司研发出一种可以替代9Ni钢的节镍型7Ni钢，通过优化成分设计并采用合理的TMCP工艺，使这种节镍型7Ni钢的低温韧性达到9Ni钢水平，并实际应用于LNG储罐的制造。目前7Ni钢已被编入日本工业标准(JIS)，命名为SL7N590，并作为2736&2737实例写入ASME标准，未来将作为A841G级纳入ASTM标准。除此之外，美国石油协会(API)、BS\EN、ISO也在推进该种节镍型钢材的标准认证工作。但在国内，节镍型7Ni钢的相关研究还处于起步阶段，因此有必要对其进行进一步研究与探讨。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于超低温环境的节镍型7Ni钢及其热处理工艺，该节镍型7Ni钢能够用于-196℃以上低温环境，具有高韧性、高塑性和高强度；同时，该低温钢降低镍合金化成本，在节约镍资源的前提下，其低温性能依然可以满足LNG工程用钢要求，并达到与9Ni钢力学性能相当的水平。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种用于超低温环境的节镍型7Ni钢，其特征在于：按重量百分比计，该节镍型7Ni钢化学成分如下：

Ni：7.00～7.60％；C：0.02～0.06％；Si：0.03～0.80％；Mn：0.10～0.90％；Cr：0.30～0.60％；余量为Fe及不可避免的夹杂。

该节镍型7Ni钢中，控制杂质元素P和S的含量为：P≤0.010wt.％；S≤0.005wt.％。

该节镍型7Ni钢中还含有Mo和/或Nb；Mo含量为0.1～0.20wt.％，Nb含量为0.01～0.06wt.％。

该节镍型7Ni钢优选的化学成分包括如下三组：

A组成分为(wt％)：Ni：7.00～7.60％、C：0.02～0.06％、Si：0.03～0.06％、Mn：0.70～0.90％、P≤0.010、S≤0.005％、Cr：0.30～0.60％、Nb：0.01～0.03％；余量为Fe；