[发明专利]一种高冲击韧性低温钢及其焊接工艺在审

专利信息
申请号: 202011000842.9 申请日: 2020-09-22
公开(公告)号: CN112176254A 公开(公告)日: 2021-01-05
发明(设计)人: 张汪林;秦红星;黎明;夏士军 申请(专利权)人: 宝武重工有限公司
主分类号: C22C38/02 分类号: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/08;C22C38/12;B23K9/02;B23K9/235;B23K9/32;C21D9/50
代理公司: 安徽知问律师事务所 34134 代理人: 王亚军
地址: 243000 安徽省马鞍*** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 一种 冲击韧性 低温 及其 焊接 工艺
【说明书】:

本发明公开了一种高冲击韧性低温钢及其焊接工艺,属于化工机械领域。该低温钢的化学成分及其质量百分比为:C:≤0.17%,Si:0.2‑0.6%,Mn:0.6‑1%,Ni:3.25‑3.75%,V:0.1‑0.2%,S:≤0.005%,P:≤0.005%,余量为Fe和不可避免的杂质。该工艺包括(1)母材接头坡口设计;(2)焊前清理和准备工作;(3)对焊前母材进行固溶处理;(4)采用手工电弧焊对固溶强化后的母材进行焊接;(5)对焊后母材进行热处理。该工艺在采用该低温钢的基础上,通过制订独特的工艺措施及焊后热处理,能够在保证焊缝金属强度和塑性的同时,使焊缝获得良好的冲击韧性,从而令最终的成品容器性能有效提高。

技术领域

本发明属于化工机械领域,更具体地说,涉及一种高冲击韧性低温钢及其焊接工艺。

背景技术

在压力容器制造领域,特别在能源、石油等化工行业中,为了贮存和运输各类液化气体,经常要使用低温压力容器,现有技术中,低温压力容器一般采用低温合金钢制造。我国通常把适合在-40—-196℃范围内使用的钢称为低温钢。

在实际使用过程中,温度对低温钢的性能影响很大。一般来说,随着温度的降低,钢的屈服强度会增加,韧性则有所降低。当温度降至某一范围内,低温钢的缺口冲击试样的断裂形式就会由韧性断裂转变为脆性断裂。

目前常用的低温钢以C-Mn系列为主,主要典型代表为16MnDR低温钢。该钢材的交货状态一般为正火,温度-40℃时其冲击韧性≥34.5J。该种钢虽然有较好的低温韧性,但随着使用该种钢制备的压力容器的服役温度进一步下降,譬如在-101℃时,该种钢就不能满足压力容器的使用要求。具体的,采用该种钢制备的压力容器存在下列不足:

1)使用温度不能满足要求,在更低温如-101℃时的低温韧性较差,使用受到影响;

2)该种钢的屈服比(σs/σb)较大,为0.65,而屈强比越大,表明塑性变形能力越小,易发生脆性断裂;

3)焊后热处理仅为消除应力,对焊缝的韧性没有明显改善,对压力容器的整体性能影响较大。

中国专利申请号为:CN201410082366.8,公开日为:2014年7月2日的专利文献,公开了一种大厚度Ni系低温容器用钢板及其生产方法,其由下述质量百分比的组分熔炼而成:C 0.07%~0.10%,Si 0.15%~0.30%,Mn 0.68%~0.80%,P≤0.008%,S≤0.003%,Ni 3.60%~3.70%,Cr 0.18%~0.25%,Mo 0.09%~0.12%,Nb 0.010%~0.020%,Ti 0.010%~0.020%,Alt 0.020%~0.050%,余量为Fe和微量不可避免的杂质;所述钢板的厚度为100mm~150mm。本钢板采用Ni-Cr-Mo-Nb-Ti系铁素体钢,生产出符合低温压力容器要求的100mm~150mm厚08Ni3DR(3.5Ni)钢板,将其应用于低温设备如甲醇洗涤塔、甲醇捕雾器、H2S浓缩塔等的制作,具有良好的焊接性能和低温冲击性能。

该钢板虽然具有良好的低温冲击韧性,但是其采用了多种合金元素,导致该钢板的制备成本较高且材料准备和制备过程较为复杂,另外,该方案中并没有对使用该钢板制备容器时的焊接工艺进行描述,而焊接工艺对于成品容器的质量的影响是十分明显的,因此该方案在低温容器的制备上并不完整。

中国专利申请号为:CN201810552518.4,公开日为:2018年10月26日的专利文献,公开了一种温卷压力容器筒体用Q345R钢板焊后热处理方法,所述焊后热处理方法包括钢板加热、保温、冷却工序。本发明通过对焊后热处理加热速度、保温时间、冷却速度等工序的控制,保证了钢板的良好力学性能,解决了压力容器筒体用Q345R(HIC)钢板温卷后内部显微组织粗化、不均现象,消除了内部缺陷,从而保证了钢板及焊接热影响区的力学性能和耐腐蚀性能。

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