抗氢致开裂性优异的钢材及其制造方法技术

根据本发明专利技术的一方面的抗氢致开裂性优异的钢材，以重量％计包含：碳(C)：0.10‑0.25％、硅(Si)：0.05‑0.50％、锰(Mn)：1.0‑2.0％、铝(Al)：0.005‑0.1％、磷(P)：0.010％以下、硫(S)：0.0015％以下、铌(Nb)：0.001‑0.03％、钒(V)：0.001‑0.03％、钼(Mo)：0.01‑0.15％、铜(Cu)：0.01‑0.50％、镍(Ni)：0.05‑0.50％、余量的铁(Fe)及不可避免的杂质，并具有100‑300mm的厚度，形成在内部的孔的最大尺寸可以为1μm以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】抗氢致开裂性优异的钢材及其制造方法
本专利技术涉及在硫化氢气氛下使用的压力容器用钢材及其制造方法，更具体地，涉及一种有效地确保抗氢致开裂(HIC)性的压力容器用钢材及其制造方法。
技术介绍
在石化制造设备、储罐等中使用的压力容器钢材，随着使用时间增加，设备不断大型化、钢材不断变厚。此外，在制造大型结构物时，为了确保母材及焊接部分的稳定性，降低碳当量(Ceq)及尽量控制杂质成为趋势。而且，由于大量含有H2S的原油的产量增加，对抗氢致开裂(HIC)特性的要求越来越苛刻。钢材的氢致开裂(HIC)产生原理如下：随着原油中所含的湿硫化氢与钢材表面接触会产生腐蚀，因钢材腐蚀而产生的氢原子渗入扩散到钢材内部并以原子状态存在。渗入扩散到钢材内部的氢原子以氢气形态进行分子化而产生气压，这种压力在钢材内部的脆弱组织(例如，夹杂物、偏析带、内部孔等)引发脆裂。而且随着使用时间的增加及持续施加荷重等，裂纹逐渐生长，最终引起钢材的破坏。为了提高在硫化氢气氛下使用的钢材的抗氢致开裂性，已开发有各种技术，具代表性的技术可例举如下几种方法：1)添加Cu等元素；2)尽量减少裂纹容易产生并扩展的硬化组织(例如，珠光体等)或者控制其形状；3)通过NACT、QT、DQT等的水处理，利用回火马氏体、回火贝氏体等硬质组织来控制基体组织，从而增加裂纹形成的抵抗性；以及4)控制可作为裂纹的起始点的钢材内部的夹杂物等的内部缺陷。然而，这些技术在大厚度的厚钢板中使用时受到限制，尤其用于厚度为100-300mm、抗拉强度为500MPa级别的钢材时存在无法确保充分的抗氢致开裂特性的问题。(专利文献1)日本专利公开公报特开第2003-013175号(2003.01.15.公开)
技术实现思路
【技术问题】根据本专利技术的一方面，可提供抗氢致开裂性优异的钢材及其制造方法。本专利技术的技术问题不限于上述内容。只要是本领域的普通技术人员，便能够通过本说明的整体内容容易理解本专利技术的附加技术问题。【技术方案】根据本专利技术的一方面的抗氢致开裂性优异的钢材，以重量％计包含：碳(C)：0.10-0.25％、硅(Si)：0.05-0.50％、锰(Mn)：1.0-2.0％、铝(Al)：0.005-0.1％、磷(P)：0.010％以下、硫(S)：0.0015％以下、铌(Nb)：0.001-0.03％、钒(V)：0.001-0.03％、钼(Mo)：0.01-0.15％、铜(Cu)：0.01-0.50％、镍(Ni)：0.05-0.50％、余量的铁(Fe)及不可避免的杂质，并具有100-300mm的厚度，形成在内部的孔的最大尺寸可以为1μm以下。所述钢材可包含70面积百分比以上的铁素体组织及残余珠光体组织作为微细组织。所述钢材以重量％计还可包含：钛(Ti)：0.001-0.03％、铬(Cr)：0.01-0.20％及钙(Ca)：0.0005-0.004％中的1种或2种以上。所述钢材可具有500MPa以上的抗拉强度，在-46℃下的夏比冲击吸收能量可以为250J以上，氢致开裂的裂纹长度比可以为5％以下。根据本专利技术的一方面的抗氢致开裂性优异的钢材通过以下方法制造：对板坯进行第一次加热，所述板坯以重量％计包含碳(C)：0.10-0.25％、硅(Si)：0.05-0.50％、锰(Mn)：1.0-2.0％、铝(Al)：0.005-0.1％、磷(P)：0.010％以下、硫(S)：0.0015％以下、铌(Nb)：0.001-0.03％、钒(V)：0.001-0.03％、钼(Mo)：0.01-0.15％、铜(Cu)：0.01-0.50％、镍(Ni)：0.05-0.50％、余量的铁(Fe)及不可避免的杂质；以长度方向及宽度方向压下经第一次加热的所述板坯；选择性地对以长度方向及宽度方向压下的所述板坯进行第二次加热，并以厚度方向压下；通过第三次加热以厚度方向压下的所述板坯来进行热轧，空冷至常温后提供钢材；通过第四次加热所述钢材来进行热处理，并空冷至常温，所述以厚度方向压下的所述板坯的内部孔的最大尺寸可以为1μm以下。所述钢材的厚度可以为100-300mm。所述第一次加热温度可以为1150-1250℃。在1100-1200℃的温度范围内，能够以10-20％的压下量对所述板坯进行长度方向压下。在1050-1150℃的温度范围内，能够以10-30％的压下量对所述板坯进行宽度方向压下。所述长度方向及宽度方向压下的板坯的温度为950℃以下时，能够以1000-1140℃的温度范围对所述板坯进行第二次加热。能够以30％以上的压下量对所述板坯进行厚度方向压下。能够以1000-1140℃的温度范围对所述板坯进行第三次加热，在1000-1140℃的温度范围内，能够以30-75％的压下量进行热轧。以850-950℃的温度范围对所述钢材进行第四次加热，并维持15-50分钟，从而可进行热处理。所述热轧的钢材中心部的奥氏体组织可具有平均70μm以下的晶粒大小，通过第四次加热进行热处理的所述钢材中心部的奥氏体组织可具有平均30μm以下的晶粒大小。所述板坯以重量％计还可包含：钛(Ti)：0.001-0.03％、铬(Cr)：0.01-0.20％及钙(Ca)：0.0005-0.004％中的1种或2种以上。【有益效果】根据本专利技术的一方面，可提供特别适合做压力容器的具有100-300mm厚度的同时有效地确保抗氢致开裂性及低温韧性的钢材及其制造方法。最佳实施方案本专利技术涉及抗氢致开裂性优异的钢材及其制造方法。下文中将说明本专利技术的优选实施例。本专利技术的实施例可具有各种不同的形态，本专利技术的范围不应解释为受限于下面说明的实施例。本实施例是为了向本专利技术所属的
具有通常技术的技术人员更具体地说明本专利技术而提供的。下面将对本专利技术的钢组分进行详细说明。下面如无特别说明，则显示各元素的含量的％以重量为准。根据本专利技术的一方面的抗氢致开裂性优异的钢材，以重量％计可包含：碳(C)：0.10-0.25％、硅(Si)：0.05-0.50％、锰(Mn)：1.0-2.0％、铝(Al)：0.005-0.1％、磷(P)：0.010％以下、硫(S)：0.0015％以下、铌(Nb)：0.001-0.03％、钒(V)：0.001-0.03％、钼(Mo)：0.01-0.15％、铜(Cu)：0.01-0.50％、镍(Ni)：0.05-0.50％、余量的铁(Fe)及不可避免的杂质。C：0.10-0.25％C是确保基本强度的最重要元素，因此需要以适当的范围包含在钢中，因此，为获得这种添加效果，本专利技术可将C含量的下限限制为0.10％。只是，当添加过多的C时，中心部偏析度会变高，在空冷过程中形成铁素体、贝氏体的混合组织及MA组织等，由此强度或硬度会过于变高。因此，本专利技术可将C含量的上限限制在0.25％。因此，本专利技术的C含量可以为0.10-0.25％。优选地，C含量可以为0.10-0.20％，更优选地，C含量可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗氢致开裂性优异的钢材，以重量％计包含：碳(C)：0.10-0.25％、硅(Si)：0.05-0.50％、锰(Mn)：1.0-2.0％、铝(A1)：0.005-0.1％、磷(P)：0.010％以下、硫(S)：0.0015％以下、铌(Nb)：0.001-0.03％、钒(V)：0.001-0.03％、钼(Mo)：0.01-0.15％、铜(Cu)：0.01-0.50％、镍(Ni)：0.05-0.50％、余量的铁(Fe)及不可避免的杂质，并具有100-300mm的厚度，形成在内部的孔的最大尺寸为1μm以下。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171226 KR 10-2017-01793401.一种抗氢致开裂性优异的钢材，以重量％计包含：碳(C)：0.10-0.25％、硅(Si)：0.05-0.50％、锰(Mn)：1.0-2.0％、铝(A1)：0.005-0.1％、磷(P)：0.010％以下、硫(S)：0.0015％以下、铌(Nb)：0.001-0.03％、钒(V)：0.001-0.03％、钼(Mo)：0.01-0.15％、铜(Cu)：0.01-0.50％、镍(Ni)：0.05-0.50％、余量的铁(Fe)及不可避免的杂质，并具有100-300mm的厚度，形成在内部的孔的最大尺寸为1μm以下。


2.如权利要求1所述的抗氢致开裂性优异的钢材，其中，所述钢材包含70面积百分比以上的铁素体组织及残余珠光体组织作为微细组织。


3.如权利要求1所述的抗氢致开裂性优异的钢材，其中，所述钢材以重量％计还包含：钛(Ti)：0.001-0.03％、铬(Cr)：0.01-0.20％及钙(Ca)：0.0005-0.004％中的1种或2种以上。


4.如权利要求1所述的抗氢致开裂性优异的钢材，其中，所述钢材具有500MPa以上的抗拉强度，在-46℃下的夏比冲击吸收能量为250J以上，氢致开裂的裂纹长度比为5％以下。


5.一种抗氢致开裂性优异的钢材的制造方法，其中，对板坯进行第一次加热，所述板坯以重量％计包含碳(C)：0.10-0.25％、硅(Si)：0.05-0.50％、锰(Mn)：1.0-2.0％、铝(A1)：0.005-0.1％、磷(P)：0.010％以下、硫(S)：0.0015％以下、铌(Nb)：0.001-0.03％、钒(V)：0.001-0.03％、钼(M0)：0.01-0.15％、铜(Cu)：0.01-0.50％、镍(Ni)：0.05-0.50％、余量的铁(Fe)及不可避免的杂质；
以长度方向及宽度方向压下经第一次加热的所述板坯；
可选的对以长度方向及宽度方向压下的所述板坯进行第二次加热，并以厚度方向压下；
通过第三次加热以厚度方向压下的所述板坯来进行热轧，并空冷至常温后提供钢材；

【专利技术属性】
技术研发人员：金大优，
申请(专利权)人：株式会社POSCO，
类型：发明
国别省市：韩国;KR