[发明专利]具有优异的氢致开裂抗力的压力容器用钢板和制造其的方法

说明书

本发明的一个实施方案提供了具有优异的氢致开裂抗力的压力容器用钢板和制造其的方法，所述钢板以重量％包含：0.2％至0.3％的碳(C)、0.05％至0.50％的硅(Si)、0.1％至小于0.5％的锰(Mn)、0.005％至0.1％的铝(Al)、0.010％或更少的磷(P)、0.0015％或更少的硫(S)、0.001％至0.03％的铌(Nb)、0.001％至0.03％的钒(V)、0.001％至0.03％的钛(Ti)、0.01％至0.20％的铬(Cr)、0.01％至0.15％的钼(Mo)、0.01％至0.50％的铜(Cu)、0.05％至0.50％的镍(Ni)、0.0005％至0.0040％的钙(Ca)、以及余量的Fe和其他不可避免的杂质，其中铁素体的平均晶粒尺寸为5μm至20μm。

技术领域

本公开涉及具有优异的氢致开裂抗力的压力容器用钢板和制造其的方法。

背景技术

近来，随着用于石油化工生产设备、储罐等的压力容器用不锈钢的使用时间增加，设备的尺寸增加并且钢板变厚，并且为了在制造大结构时确保焊接部分和基础材料的结构稳定性，存在降低碳当量(Ceq)并严格地控制杂质的趋势。此外，随着包含大量H₂S的原油的产量增加，氢致开裂(hydrogen induced cracking，HIC)抗力的品质特性变得更严格。

特别地，在用于开采、加工、运输和储存低品质原油的所有类型的工厂设备中使用的钢板也必须需要具有抑制由原油中包含的湿硫化氢导致的开裂的特性。近来，由于由工厂设备中的事故导致的环境污染已经成为全球问题，并且需要相当大量的资金以恢复污染的环境，因此能源工业中使用的钢板中所需要的HIC抗力特性变得更严格。

同时，氢致开裂(HIC)根据以下原理发生。当钢板与原油中包含的湿硫化氢接触时钢板腐蚀，并且由腐蚀产生的氢渗透并扩散到钢中。然后，氢以原子状态存在于钢中。在氢原子在钢中转化成呈氢气形式的氢气分子的同时，产生气压，并且由于压力而在钢中的弱结构(例如夹杂物、偏析区、内孔等)中出现脆性裂纹。当裂纹逐渐变宽到超过材料强度的可承受的水平时，钢板断裂。

因此，提出了用于改善在硫化氢气氛中使用的钢板的氢致开裂抗力的方法。其实例如下：第一，添加诸如铜(Cu)的元素的方法，第二，通过改变加工工艺经由水处理例如正火和加速冷却和回火(normalizing and accelerated cooling and tempering，NACT)、淬火和回火(quenching and tempering，QT)、或者直接淬火和回火(direct quenching andtempering，DQT)以使基体组织改变成诸如回火马氏体或回火贝氏体的硬质组织来改善对裂纹萌生的抗性的方法，第三，控制钢中的夹杂物和孔(其可能充当氢累积的位点和裂纹的萌生点)的内部缺陷的方法，以及第四，使其中裂纹容易出现并扩展的淬火组织(例如珠光体相等)最小化或者控制淬火组织的形状的方法。

添加预定量的Cu的方法具有在弱酸性气氛中在材料表面上形成稳定的CuS涂覆膜以减少氢渗透到材料中的效果，从而改善氢致开裂抗力。然而，已知通过添加Cu产生的效果在强酸性气氛中不是很显著。此外，Cu的添加引起高温开裂而引发钢板表面上的裂纹，导致用于诸如表面抛光的工艺的成本增加。