[发明专利]一种低合金耐高温压力容器钢板及其生产方法

说明书

本发明公开一种低合金耐高温压力容器钢板及其生产方法，C：0.16‑0.19％、Si：0.25‑0.35％、Mn：1.20‑1.50％、P≤0.015％、S≤0.005％、Cr：0.25‑0.35％、Mo：0.08～0.13％、Al：0.020‑0.035％、Ti：0.010‑0.020％、V：0.025‑0.035％、Nb：0.015‑0.025％、Cu：0.20～0.30％，其余含量为Fe和不可避免的杂质。

技术领域

本发明属于金属材料加工技术领域，特别涉及到一种低合金耐高温压力容器钢板及其生产方法。

背景技术

目前国内外耐高温长时服役的压力容器用钢，通常的制造方法均为钢种冶炼时通过添加较高含量的钼、镍等元素，通过其固溶和析出强化的作用和提高碳当量来保证钢种的高温性能，使钢板能够在高温下长期服役，然而添加钼和镍会大大提高生产成本，提高碳当量会对钢板的焊接性和冲击韧性造成不利的影响。本专利在钢种的化学成分和生产工艺方面均进行了改进，重新设计合金成分，通过以较低的C、Mo含量和适当的Nb、V、Cr含量进行微合金化，通过优化钢坯加热和控轧控冷工艺使得大量纳米级微合金碳化物析出相在轧制过程中不易析出，而在高温服役过程析出从而起到良好沉淀强化作用。另外适当降低钢中C含量，保证钢板后续具有良好的冲击韧性和焊接性能。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种低合金耐高温压力容器钢板的生产方法，完全能够满足长期在高温环境下服役的耐高温压力容器用钢的要求。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种低合金耐高温压力容器钢板，其特征在于按重量百分比包含如下组分：C：0.16-0.19％、Si：0.25-0.35％、Mn：1.20-1.50％、P≤0.015％、S≤0.005％、Cr：0.25-0.35％、Mo：0.08～0.13％、Al：0.020-0.035％、Ti：0.010-0.020％、V：0.025-0.035％、Nb：0.015-0.025％、Cu：0.20～0.30％，其余含量为Fe和不可避免的杂质。

生产的钢板厚度为20-90mm。

钢板500℃高温下的屈服强度(Rp0.2)达到245MPa以上的水平，抗拉强度Rm达到480～620MPa。

采用上述成分设计理由如下：

(1)C：C为钢种主要组成元素，钢的强度主要取决于钢中C元素的含量，过高的C元素含量会导致钢的韧性、塑性和焊接性能较差；低的C元素含量会导致钢的强度较低。为了保证钢板在使用过程中具有良好的低温冲击韧性、强度和焊接性能的匹配，因此本发明要求钢中C含量宜控制在0.16-0.19％范围内。

(2)Si：Si是钢中常见的固溶强化合金元素，对钢的强韧性、淬透性乃至保证钢进行脱氧都是必须的，但含量较高也会导致钢的韧性下降，因此本专利的Si含量控制在0.25～0.35％。

(3)Mn：Mn元素在钢种能够通过固溶强化的方式强化铁素体，C-Mn强化也是低碳钢的提高强度的主要方式，但是Mn含量过高，增加生产成本的同时，Mn元素易和S元素结合生成MnS，降低材料抗氢致裂纹开裂能力，因此要求钢中Mn含量控制在1.20-1.50％。

(4)P：磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏，并且P对辐照脆化也特别敏感。因此要求钢中的P含量越低越好，本发明要求不大于0.015％。

(5)S：硫在通常情况下是有害元素。S通常易与钢中的合金元素形成脆性硫化物，使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，同时S也有加速辐照脆化的倾向。因此本发明要求钢中S含量应限制在0.005％以下。