[发明专利]奥氏体不锈钢及其制备方法和在储氢压力容器中的应用

说明书

本发明属于钢铁冶炼技术领域，涉及一种奥氏体不锈钢及其制备方法和在储氢压力容器中的应用。本发明提供的奥氏体不锈钢，按重量百分比计，包括：C 0.010％～0.030％，Si 0.40％～0.75％，Mn 1.3％～2.0％，Cr 17.5％～18.0％，Ni 13.05％～14.00％，Mo 2.5％～3.0％，P≤0.030％，S≤0.002％，N≤0.06％，Cu≤0.5％，B 0.002％～0.005％，保证Nieq 28.5～35，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明的奥氏体不锈钢组织性能稳定、铁素体含量低、抗氢脆性能较好，满足加氢站储氢压力容器的发展需求，对氢能储存技术安全高效的发展有重要的现实意义。

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，涉及一种奥氏体不锈钢及其制备方法和在储氢压力容器中的应用，尤其涉及一种压力≥41MPa、温度～40℃～85℃加氢站储氢压力容器用奥氏体不锈钢及其制备方法。

背景技术

氢的储存方式主要包括高压储氢、液体储氢、金属氢化物储氢、有机液体储氢等。其中，高压储氢技术成熟、市场稳定，在氢的储存方式中占主导地位。在高压储氢容器中，由于储氢容器长期在高压氢环境中工作，且反复充放氢，氢分子能够分解成氢原子进入金属材料内部。在微观层面上造成材料的氢脆，造成材料塑性降低、材料脆化甚至开裂，不仅对储氢设备的安全可靠有严重影响，还对生命财产安全造成严重的威胁。

对奥氏体不锈钢来说，虽然其对氢的溶解度较高，氢在其中扩散速度较慢，被认为是制造储氢罐、临氢设备的优选材料。但越来越多的研究表明奥氏体不锈钢也具有一定的氢脆敏感性，氢依然会降低合金的塑性，降低断裂强度及降低疲劳性能，进而影响并限制不锈钢在储氢容器中的使用。现阶段普遍认为应变诱导马氏体相变是奥氏体不锈钢发生严重氢脆的一个重要原因。故开发制备一种高压氢容器用奥氏体不锈钢材料对不锈钢和氢容器的发展有着十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种奥氏体不锈钢及其制备方法和在储氢压力容器中的应用。

具体的，第一方面，本发明提供的奥氏体不锈钢，按重量百分比计，包括：C0.010％～0.030％，Si 0.40％～0.75％，Mn 1.3％～2.0％，Cr 17.5％～18.0％，Ni13.05％～14.00％，Mo 2.5％～3.0％，P≤0.030％，S≤0.002％，N≤0.06％，Cu≤0.5％，B0.002％～0.005％，保证Nieq 28.5～35，其余为Fe和不可避免的杂质。

上述的奥氏体不锈钢，按重量百分比计，包括：C≤0.015％～0.025％，Si 0.5％～0.7％，Mn 1.4％～1.7％，Cr 17.6％～17.9％，Ni 13.2％～13.8％，Mo 2.6％～2.9％，P≤0.030％，S≤0.002％，N 0.015％～0.04％，Cu 0.1％～0.3％，B 0.002％～0.005％，保证Nieq为29～31，其余为Fe和不可避免的杂质。

上述的奥氏体不锈钢，所述Nieq的计算公式为：Nieq＝12.6C+0.35Si+1.05Mn+Ni+0.65Cr+0.98Mo。

又一方面，本发明提供了一种奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：

(1)冶炼获得目标含量的钢水，经连铸得到连铸坯；

(2)将所述连铸坯加热至1260℃～1280℃，加热时长＝(铸坯厚度÷10mm)×(10～11)min；

(3)在1050℃～1120℃下将所述连铸坯粗轧至30～60mm，之后在850℃～1000℃下进行精轧得到目标厚度热轧板；

(4)将所述热轧板加热至1070℃～1090℃，处理时长为5～8min/mm；

(5)经矫直→抛丸→酸洗→研磨，得到奥氏体不锈钢板材。