[发明专利]抗氢致开裂性优异的钢材及其制造方法

说明书

根据本发明的一方面的抗氢致开裂性优异的钢材，以重量％计包含：碳(C)：0.10‑0.25％、硅(Si)：0.05‑0.50％、锰(Mn)：1.0‑2.0％、铝(Al)：0.005‑0.1％、磷(P)：0.010％以下、硫(S)：0.0015％以下、铌(Nb)：0.001‑0.03％、钒(V)：0.001‑0.03％、钼(Mo)：0.01‑0.15％、铜(Cu)：0.01‑0.50％、镍(Ni)：0.05‑0.50％、余量的铁(Fe)及不可避免的杂质，并具有100‑300mm的厚度，形成在内部的孔的最大尺寸可以为1μm以下。

技术领域

本发明涉及在硫化氢气氛下使用的压力容器用钢材及其制造方法，更具体地，涉及一种有效地确保抗氢致开裂(HIC)性的压力容器用钢材及其制造方法。

背景技术

在石化制造设备、储罐等中使用的压力容器钢材，随着使用时间增加，设备不断大型化、钢材不断变厚。此外，在制造大型结构物时，为了确保母材及焊接部分的稳定性，降低碳当量(Ceq)及尽量控制杂质成为趋势。而且，由于大量含有H₂S的原油的产量增加，对抗氢致开裂(HIC)特性的要求越来越苛刻。

钢材的氢致开裂(HIC)产生原理如下：随着原油中所含的湿硫化氢与钢材表面接触会产生腐蚀，因钢材腐蚀而产生的氢原子渗入扩散到钢材内部并以原子状态存在。渗入扩散到钢材内部的氢原子以氢气形态进行分子化而产生气压，这种压力在钢材内部的脆弱组织(例如，夹杂物、偏析带、内部孔等)引发脆裂。而且随着使用时间的增加及持续施加荷重等，裂纹逐渐生长，最终引起钢材的破坏。

为了提高在硫化氢气氛下使用的钢材的抗氢致开裂性，已开发有各种技术，具代表性的技术可例举如下几种方法：1)添加Cu等元素；2)尽量减少裂纹容易产生并扩展的硬化组织(例如，珠光体等)或者控制其形状；3)通过NACT、QT、DQT等的水处理，利用回火马氏体、回火贝氏体等硬质组织来控制基体组织，从而增加裂纹形成的抵抗性；以及4)控制可作为裂纹的起始点的钢材内部的夹杂物等的内部缺陷。

然而，这些技术在大厚度的厚钢板中使用时受到限制，尤其用于厚度为100-300mm、抗拉强度为500MPa级别的钢材时存在无法确保充分的抗氢致开裂特性的问题。

(专利文献1)日本专利公开公报特开第2003-013175号(2003.01.15.公开)

发明内容

【技术问题】

根据本发明的一方面，可提供抗氢致开裂性优异的钢材及其制造方法。

本发明的技术问题不限于上述内容。只要是本领域的普通技术人员，便能够通过本说明的整体内容容易理解本发明的附加技术问题。

【技术方案】

根据本发明的一方面的抗氢致开裂性优异的钢材，以重量％计包含：碳(C)：0.10-0.25％、硅(Si)：0.05-0.50％、锰(Mn)：1.0-2.0％、铝(Al)：0.005-0.1％、磷(P)：0.010％以下、硫(S)：0.0015％以下、铌(Nb)：0.001-0.03％、钒(V)：0.001-0.03％、钼(Mo)：0.01-0.15％、铜(Cu)：0.01-0.50％、镍(Ni)：0.05-0.50％、余量的铁(Fe)及不可避免的杂质，并具有100-300mm的厚度，形成在内部的孔的最大尺寸可以为1μm以下。

所述钢材可包含70面积百分比以上的铁素体组织及残余珠光体组织作为微细组织。

所述钢材以重量％计还可包含：钛(Ti)：0.001-0.03％、铬(Cr)：0.01-0.20％及钙(Ca)：0.0005-0.004％中的1种或2种以上。

所述钢材可具有500MPa以上的抗拉强度，在-46℃下的夏比冲击吸收能量可以为250J以上，氢致开裂的裂纹长度比可以为5％以下。