[发明专利]一种具有抗回火脆性的高温设备用厚钢板及其制造方法

说明书

本发明公开了一种具有抗回火脆性的高温设备用厚钢板，其除了Fe和不可避免的杂质以外还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：C:0.09～0.19％，Mn:0.2～0.7％，Ti:0.008～0.02％，Cr:1.80～3.2％，Mo:0.80～1.70％，Al(s)：0.005～0.015％，Nb：0.020～0.050％，V：0.15～0.50％，Mg：0.0005～0.0050％；所述高温设备用厚钢板中具有大量弥散分布的纳米级含Mg夹杂物。相应地，本发明还公开了上述高温设备用厚钢板的制造方法，其包括步骤：(1)冶炼和连铸：其中在冶炼过程中依次加入脱氧剂Mn、Al、Ti、Mg以进行脱氧，脱氧包括预脱氧和终脱氧，其中先采用Mn、Al和Ti进行预脱氧，控制钢水的氧位为0.0015～0.0085％；然后采用Mg进行终脱氧；(2)轧制；(3)淬火+回火热处理。

技术领域

本发明涉及一种钢材及其制造方法，尤其涉及一种高温设备用厚钢板及其制造方法。

背景技术

在能源化工行业中，常常需要使用高温、承压容器进行能源的生产和加工。为了提高能源的生产效率，市场和用户都希望反应容器能够承受更高的温度和更高的压力，这就对高温反应容器的制造材料提出了更高的要求。

经研究发现，高温反应容器失效的主要原因之一就是：反应容器长期在高温、高压下运行时，As、Sn、Sb、P等元素易在晶界产生偏聚，使钢的晶界之间的结合力变弱，从而造成钢的抗回火脆化能力变弱，使设备失效，继而引发生产事故。在上述导致钢产生回火脆性的四个元素中，P元素促进回火脆化的危害最大，其次是Sn、As和Sb元素。

由于现有炼钢技术无法在炼钢及精炼过程中有效去除Sn、As和Sb等残余元素，因此只能通过降低炼钢原料中的Sn、As和Sb元素的量，来限制这些元素在钢中的含量，从而减少残余元素引起的钢的回火脆化，并在炼钢及精炼过程中可以通过技术手段降低钢中P元素的含量。

但是，在现有技术中，目前通过炼钢技术降低钢中的P含量需要花费较大的经济成本和时间成本，尤其是当要求钢中的P含量极低(P≤70ppm)时，炼钢工序的经济和时间成本非常高。

因此如何设计钢的合金成分和生产工艺，使得即便钢中含有较高的P含量时，仍可保证厚钢板具备非常强的抗回火脆化能力，也成为越来越迫切的要求。

例如：公开号为CN103740912A，公开日为2014年4月23日，名称为“提高压力容器用钢板抗回火脆化性能的加工方法”的中国专利文献公开了一种提高压力容器用钢板抗回火脆化性能的加工方法，其通过利用钢正火后的弱水冷热处理工艺，使得钢的组织为均匀的板条贝氏体组织，同时让碳化物在贝氏体板条之间和原奥氏体晶界析出，从而提升钢板的抗回火脆化能力，但是，发现钢板在模拟焊后碳化物有粗化趋势，且该专利中未考虑后续钢板在服役过程中的可能存在的由于长期在高温环境下造成贝氏体板条的粗化及碳化物聚集长大，使钢板的抗回火脆化能力恶化的影响。

又例如：公开号为CN104805380A，公开日为2015年7月29日，名称为“一种低回火脆性Cr-Mo系耐高温承压设备用钢板及制备方法”的中国专利文献。该专利严格控制钢中的As、Sn、Sb含量，同时要求钢中的Si、Mn元素含量较低，最重要的是尽量降低钢中的P含量，以此来保证钢具有较低的回火脆性。

再例如：公开号为CN108677094A，公开日为2018年10月19日，名称为“一种炼化重整装置工艺管道用钢板及其生产方法”的中国专利文献。该专利控制钢中P和Sn元素的含量满足(P+Sn)≤0.014％，由于炼钢过程中无法去除Sn，只能通过精选炼钢原料实现控制钢中较低的Sn含量，同时通过炼钢技术来降低钢中的P元素含量。