抗腐蚀和开裂的高强度移动压力容器钢及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种抗腐蚀和开裂的高强度移动压力容器钢及其制造方法，所述钢的化学成分及其重量百分比：C：0.12～0.20％，Si≤0.10％，Mn：1.30～2.00％，P≤0.008％，S≤0.002％，N≤0.004％，Alt：0.010～0.050％，V：0.020～0.060％，Cu：0.10～0.30％，Cr：0.50～1.00％，Ni：0.30～0.80％，Ca：0.002～0.006％，余量为Fe及不可避免的夹杂。其制造方法包括铁水脱硫，转炉顶底吹炼，LF炉加热和RH真空炉真空处理，成分微调，铸坯，粗轧及精轧，正火及回火热处理。本发明专利技术的产品兼具高强度与优良的抗硫化氢应力腐蚀(SSC)性能和抗氢致开裂(HIC)性能，其杂质含量低，韧性高，适用于制造各类酸性介质环境使用的移动压力容器设备，应用于移动罐车有一定的轻量化作用。

【技术实现步骤摘要】
抗腐蚀和开裂的高强度移动压力容器钢及其制造方法
本专利技术涉及移动压力容器用钢
，具体地指一种抗腐蚀和开裂的高强度移动压力容器钢及其制造方法。
技术介绍
在石油和石化行业中，压力容器设备在酸性环境下容易产生脆化现象，强度不够，抗氢致开裂(HIC)和抗硫化氢应力腐蚀(SSC)等性能不高，使得设备寿命大大减少。为了进一步提高移动压力容器在酸性介质使用环境下的寿命和强度，实现钢种的国产化，有必要开发一种抗腐蚀和开裂的高强度移动压力容器钢。在本专利技术提出之前，有关抗硫化氢应力腐蚀用钢的产品较多，但未见兼具高强度、抗腐蚀和开裂性能良好的移动压力容器用钢。中国专利申请号为201210493741.9的专利文献，介绍了一种抗硫化氢应力腐蚀压力容器用钢及其生产方法，其化学成分及重量百分比含量为：C：0.05～0.12％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.50～1.20％，P≤0.008％，S≤0.003％，Alt：0.010～0.050％，V：0.01～0.06％，Ti：0.010～0.030％，Cu：0.10～0.30％，Cr：0.20～0.60％，Ca：0.002～0.006％，N≤0.004％，该钢添加少量Ti元素，其强度级别较低，无法满足移动压力容器用钢的使用。中国专利申请号为201310108383.X的专利文献，公开了一种屈服强度460MPa级正火容器钢及其制造方法，所述钢的化学成分重量百分比为：C：0.10～0.20％，Si：0.30～0.40％，Mn：1.40～1.80％，P≤0.015％，S≤0.010％，Nb：0.010～0.050％，Al：0.010～0.040％，Ti：0.04～0.10％，其余为Fe及不可避免的杂质，该钢合金元素添加较少，虽然强度级别较高，但抗硫化氢应力腐蚀能力偏低。中国专利申请号为201610241719.3的专利文献，公开了一种抗氢致开裂压力容器钢板及其制造方法，化学成分按重量百分比计为C：0.16～0.20％，Si：0.15～0.40％，Mn：1.05～1.20％，P≤0.008％，S≤0.002％，Nb≤0.01％，V≤0.01％，Ti≤0.01％，B≤0.0005％，余量为Fe及不可避免的杂质元素，该钢主要通过添加Nb、V、Ti来提高钢种的抗氢致开裂性能，强度级别和抗硫化氢应力腐蚀性能均达不到高强度罐车的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要提供一种抗腐蚀和开裂的高强度移动压力容器钢及其制造方法，所得移动压力容器钢强度高、韧性好、抗氢致开裂(HIC)和抗硫化氢应力腐蚀(SSC)强。为实现上述目的，本专利技术所提供的抗腐蚀和开裂的高强度移动压力容器钢，其特殊之处在于：该钢的化学成分及其重量百分比：C：0.12～0.20％，Si≤0.10％，Mn：1.30～2.00％，P≤0.008％，S≤0.002％，N≤0.004％，Alt：0.010～0.050％，V：0.020～0.060％，Cu：0.10～0.30％，Cr：0.50～1.00％，Ni：0.30～0.80％，Ca：0.002～0.006％，余量为Fe及不可避免的夹杂。作为优选的方案，该钢的化学成分及其重量百分比如下：C：0.12～0.18％，Si：0.02～0.09％，Mn：1.30～1.88％，P≤0.008％，S≤0.002％，N≤0.039％，Alt：0.038～0.050％，V：0.029～0.059％，Cu：0.14～0.29％，Cr：0.50～0.90％，Ni：0.31～0.73％，Ca：0.002～0.006％，余量为Fe及不可避免的夹杂。作为更佳的方案，该钢的化学成分及其重量百分比如下：C：0.12～0.14％，Si：0.05～0.07％，Mn：1.30～1.50％，P≤0.008％，S≤0.002％，N≤0.036％，Alt：0.038～0.050％，V：0.045～0.059％，Cu：0.14～0.29％，Cr：0.50～0.68％，Ni：0.31～0.45％，Ca：0.002～0.003％，余量为Fe及不可避免的夹杂。进一步地，所述钢的厚度为6～30mm。更进一步地，所述钢的力学参数ReL≥440MPa，Rm为600～760MPa；成品钢的抗腐蚀性能参数中抗氢致开裂HIC的裂纹长度率CLR≤5.0％，裂纹厚度率CTR≤1.5％，裂纹敏感率CSR≤1.0％，抗硫化氢应力腐蚀SSC≥0.70σs。再进一步地，所述钢的力学参数ReL≥475MPa，Rm为640～755MPa，优选成品钢的抗腐蚀性能参数中抗氢致开裂HIC的裂纹长度率CLR、裂纹厚度率CTR、裂纹敏感率CSR均为0，抗硫化氢应力腐蚀SSC≥0.82σs。上述抗腐蚀和开裂的高强度移动压力容器钢的制造方法，包括铁水脱硫，转炉顶底吹炼，LF炉加热和RH真空炉真空处理，成分微调，铸坯，粗轧及精轧，正火及回火热处理，所述RH真空炉真空处理步骤中进行Ca-Si处理，真空处理时间18～30min；所述成分微调步骤中控制A类、B类、C类、D类和Ds夹杂物类单项≤1.0级，其总和≤3.0；所述铸坯步骤中加热温度为1220～1300℃，加热速率为9～12min/cm；所述粗轧步骤中开轧温度1080～1220℃，粗轧终轧温度1000～1100℃，粗轧要求道次压下量15～35mm，粗轧后的中间坯厚度为40～100mm；所述精轧步骤中开轧温度870～980℃，精轧终轧温度为760～900℃，精轧道次设定在5～10次，精轧要求末三道次压下率>30％；所述正火热处理步骤中保温温度为860～930℃，所述回火热处理步骤中保温温度为600～700℃。进一步地，所述成分微调步骤中，控制A类、B类、C类、D类和Ds夹杂物类单项≤1.0级，其总和≤1.5。更进一步地，所述粗轧步骤中，中间坯厚度由成品钢的厚度控制，成品钢厚度在6～10mm时，中间坯厚度控制在40～60mm；成品钢厚度在10～20mm时，中间坯厚度控制在60～80mm；成品钢厚度在20～30mm时，中间坯厚度控制在80～100mm。再进一步地，所述正火热处理步骤中，保温时间为(钢板厚度+30)min；所述回火热处理步骤中，保温时间为(钢板厚度+50)min。对本专利技术各元素的种类选择和重量百分比含量的限定理由分析如下：本专利技术钢要保证强度高、抗硫化氢应力腐蚀强、抗氢致开裂性能强。因此，炼钢时要控制钢水的纯净度，防止P、S、N对本专利技术钢抗硫化氢应力腐蚀性能的影响。C、Si、Mn、V的成分设计保证了钢的强度、韧性并防止开裂，Cu、Cr、Ni合金用来提高钢的耐腐蚀性能。(1)合金元素C、Si、Mn、Alt、V、Cu、Cr、Ni、Ca对抗硫化氢应力腐蚀钢性能的影响C在钢中起固溶强化作用，是提高钢材强度最有效的元素，随着C含量的增加，钢中Fe3C增加，淬硬性也增加，钢的抗拉强度和屈服强度提高。但增加钢中C含量，会加大钢在硫化物中的应力腐蚀破裂的敏感性，因此，在保证钢材强度的基础上，本专利技术钢的C重量百分比含量为0.12～0.20％。Si在钢中有固溶强化的作用，与碳的亲和力很弱，在钢中不与碳化合，但能溶入铁素体，使得铁素体的强度和硬度提高，但塑性和韧性却有所下降；同时Si含量过低固溶强化效果不明显。当Si含量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗腐蚀和开裂的高强度移动压力容器钢，其特征在于：该钢的化学成分及其重量百分比：C：0.12～0.20％，Si≤0.10％，Mn：1.30～2.00％，P≤0.008％，S≤0.002％，N≤0.004％，Alt：0.010～0.050％，V：0.020～0.060％，Cu：0.10～0.30％，Cr：0.50～1.00％，Ni：0.30～0.80％，Ca：0.002～0.006％，余量为Fe及不可避免的夹杂。

【技术特征摘要】
1.一种抗腐蚀和开裂的高强度移动压力容器钢，其特征在于：该钢的化学成分及其重量百分比：C：0.12～0.20％，Si≤0.10％，Mn：1.30～2.00％，P≤0.008％，S≤0.002％，N≤0.004％，Alt：0.010～0.050％，V：0.020～0.060％，Cu：0.10～0.30％，Cr：0.50～1.00％，Ni：0.30～0.80％，Ca：0.002～0.006％，余量为Fe及不可避免的夹杂。2.根据权利要求1所述的抗腐蚀和开裂的高强度移动压力容器钢，其特征在于：所述钢的化学成分及其重量百分比如下：C：0.12～0.18％，Si：0.02～0.09％，Mn：1.30～1.88％，P≤0.008％，S≤0.002％，N≤0.039％，Alt：0.038～0.050％，V：0.029～0.059％，Cu：0.14～0.29％，Cr：0.50～0.90％，Ni：0.31～0.73％，Ca：0.002～0.006％，余量为Fe及不可避免的夹杂。3.根据权利要求2所述的抗腐蚀和开裂的高强度移动压力容器钢，其特征在于：所述钢的化学成分及其重量百分比如下：C：0.12～0.14％，Si：0.05～0.07％，Mn：1.30～1.50％，P≤0.008％，S≤0.002％，N≤0.036％，Alt：0.038～0.050％，V：0.045～0.059％，Cu：0.14～0.29％，Cr：0.50～0.68％，Ni：0.31～0.45％，Ca：0.002～0.003％，余量为Fe及不可避免的夹杂。4.根据权利要求1或2或3所述的抗腐蚀和开裂的高强度移动压力容器钢，其特征在于：所述钢的厚度为6～30mm。5.根据权利要求1或2或3所述的抗腐蚀和开裂的高强度移动压力容器钢，其特征在于：所述钢的力学参数ReL≥440MPa，Rm为600～760MPa；成品钢的抗腐蚀性能参数中抗氢致开裂HIC的裂纹长度率CLR≤5.0％，裂纹厚度率CTR≤1.5％，裂纹敏感率CSR≤1.0％，抗硫化氢应力腐蚀SSC≥0.70σs。6.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀利，刘文斌，李书瑞，王宪军，战国锋，程吉浩，董中波，陈颜堂，郭斌，
申请(专利权)人：武汉钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42