一种低密度移动压力容器用耐蚀钢、钢板及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种低密度移动压力容器用耐蚀钢，其除了Fe及不可避免的杂质元素以外还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：C：0.077～0.13％，Si：0.15～0.27％，Mn：1.3～2.8％，Ni：0.22～0.35％，Al：3.5～6.7％，V：0.02～0.13％，Ti：0.02～0.05％，Nb：0.01％～0.03％。相应地，本发明专利技术还公开了一种由上述低密度移动压力容器用耐蚀钢制得的钢板，该钢板的制造方法包括步骤：(1)冶炼和铸造；(2)两阶段轧制：其中第一阶段为开坯轧制，第二阶段为控制轧制；(3)调制热处理：其中淬火温度为880～940℃，保温时间为2.3～2.5min/mm

【技术实现步骤摘要】
一种低密度移动压力容器用耐蚀钢、钢板及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种钢、钢板及其制造方法，尤其涉及一种压力容器用耐蚀钢、钢板及其制造方法。

技术介绍

[0002]移动式压力容器具有装载量大、运输手段灵活与运输成本低廉等特点，其在国民经济迅速发展过程中起着非常重要的作用。近年来，随着国内能源需求逐年增加，石油天然气等储存及运输用车辆的需求也随之快速增加。
[0003]然而，需要说明的是，移动式压力容器储运的介质绝大部分是易燃、易爆以及有害等液化气体、低温液体及永久气体，如液化石油气、环氧乙烷、液氧、液氮、液氢、液态二氮化碳、液化天然气以及压缩天然气、氢气等。这就要求移动式压力容器用钢需要在低温使用环境下兼具轻量化和强耐蚀性。
[0004]据调查，目前我国现有的压力容器钢仍然不能完全满足大型罐车轻自重、大装载量的发展要求，相关制造单位一直采用国外进口材料制造压力容器，这大大限制了液化气体罐车的大型化(高参数)发展。
[0005]例如：公开号为CN106011653B，公开日为2018年2月6日，名称为“高强度高韧性低密度钢及其制造方法”的中国专利文献，公开了一种高强度高韧性低密度钢，其包括：C：0.1～0.6％，Al：4.5～7.5％，Mn+Cr+Mo+Ni+Cu之和少于10％，其余为Fe及不可避免的夹杂；对待轧制钢进行热轧，冷却至不再发生相变，得到热轧钢；将热轧钢加热至低于临界温度点Ac1以下5～40℃区间，保温6h以上，冷却，得到高强度高韧性低密度钢。该专利文献主要通过高碳高铝的成分设计和常规热轧工艺获得珠光体+铁素体+少量碳化物的组织，所制得的钢虽然具有较高的强度，但低温韧性优势不足，也没有涉及抗腐蚀的使用特性。
[0006]又例如：公开号为CN105886909B，公开日为2017年8月11日，名称为“一种抗氢致开裂压力容器钢板及其制造方法”的中国专利文献，公开了一种抗氢致开裂压力容器钢板，该钢板由以下重量百分含量的组分组成：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，碳当量Ceq≤0.42％。钢板具有较高的强度和低温冲击韧性、较低的硬度和良好的抗HIC性能，钢板具有较细的晶粒和较低的非金属夹杂物含量，且不存在明显带状组织，在高温长时间模拟焊后热处理后，钢板的强度和低温冲击韧性不明显减弱。该专利文献所公开的钢材的主要优势是带状组织级别为0.5，具有优良的抗酸腐蚀性能和低温韧性，但是其室温屈服强度均值仅为370MPa，也不具备低密度的特性。
[0007]再例如：公开号为CN102363856A，公开日为2012年2月29日，名称为“一种稀土处理的高强高韧耐蚀钢板及其制备方法”的中国专利文献，公开了一种高强高韧耐蚀钢板，其由以下重量百分含量的组分组成：C：0.04-0.09％，Si：0.25-0.50％，Mn：1.4-1.7％，P≤0.020％，S≤0.010％，Cr≤0.45％，Mo≤0.20％，Nb：0.04-0.05％，Ti：0.005-0.020％，B：0.0005-0.0025％，RE(Ce)：≤0.0250％，余量为铁及不可避免的杂质。本专利技术还涉及上述钢
的如下制造方法：浇铸成钢锭，加热温度为1180-1220℃，保温时间为120-180分钟，第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，第二阶段在奥氏体未再结晶区轧制，终轧温度为810-840℃；出水后空冷。该专利文献主要通过稀土处理，获得了细化贝氏体为主的基体组织，从而获得了强度、塑性和韧性的良好匹配，同时钢板具有良好的抗HIC和SSC腐蚀性能。但是采用该专利文献制得的高强高韧耐蚀钢板的低温韧性较差，仅满足-20℃低温性能要求，其也不涉及低密度的特性。
[0008]基于此，为了克服现有技术中已有压力容器钢不能完全满足大型罐车轻自重、大装载量的发展要求的问题，期望获得一种低成本的低密度移动压力容器用耐蚀钢，该低密度移动压力容器用耐蚀钢不仅具有优异的耐腐蚀性，同时还具有较高的强度和良好的低温韧性，其可以有效应用于移动式压力容器罐体制造中，不仅可直接降低车身重量，还可增加罐体刚度，具有良好的推广前景和应用价值。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的之一在于提供一种低密度移动压力容器用耐蚀钢，本专利技术通过合理的化学成分设计，可以获得具有优良抗腐蚀性能和良好强韧性匹配性能的低密度移动压力容器用耐蚀钢。该低密度移动压力容器用耐蚀钢的生产成本较低，适宜规模生产，能够有效应用于移动式压力容器制造中，具有良好的推广前景和应用价值。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种低密度移动压力容器用耐蚀钢，其除了Fe及不可避免的杂质元素以外还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：
[0011]C：0.077～0.13％，Si：0.15～0.27％，Mn：1.3～2.8％，Ni：0.22～0.35％，Al：3.5～6.7％，V：0.02～0.13％，Ti：0.02～0.05％，Nb：0.01％～0.03％。
[0012]进一步地，在本专利技术所述的低密度移动压力容器用耐蚀钢中，其各化学元素质量百分含量为：
[0013]C：0.077～0.13％，Si：0.15～0.27％，Mn：1.3～2.8％，Ni：0.22～0.35％，Al：3.5～6.7％，V：0.02～0.13％，Ti：0.02～0.05％，Nb：0.01％～0.03％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。
[0014]在本专利技术上述技术方案中，本专利技术所述的低密度移动压力容器用耐蚀钢在化学成分设计中，采用了在C、Mn基础上主要添加Al和适量Ti、Ni、V、Nb的成分设计，其成分设计比较简单。
[0015]需要说明的是，目前市场上主要通过添加高强元素如：Cr、Mo、Nb、V、Ti等来提高钢材强度，进而实现钢板的减薄，达到轻量化的目的，这样的设计势必导致钢材生产成本的增加。
[0016]与现有技术中不同的是，本专利技术是在Fe-Mn基础上主要添加A1元素的低密度钢，本专利技术所述的低密度移动压力容器用耐蚀钢能够有效应用于移动式压力容器罐体制造，不仅可直接降低车身重量，还可增加罐体刚度，其具有良好的推广前景和应用价值，可以带来巨大的经济效益。
[0017]具体来说，在本专利技术所述的低密度移动压力容器用耐蚀钢中，各化学元素的设计原理如下所述：
[0018]C：在本专利技术所述的低密度移动压力容器用耐蚀钢中，C是重要的固溶强化元素，其
对钢板强度、低温韧性及焊接性能影响较大，在钢中与Mn和Al元素形成κ碳化物(Fe，Mn)3AlC或渗碳体(Fe，Mn)3C。需要注意的是，当本专利技术钢中C元素含量过低时，残余奥氏体的含量和力学稳定性相对较低，因而钢板的强度和延展性均较低；而当钢中C元素含量过高时，片层状碳化物和分布在铁素体晶界处的碳化物颗粒粗大，从而会降低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低密度移动压力容器用耐蚀钢，其特征在于，其除了Fe及不可避免的杂质元素以外还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：C：0.077～0.13％，Si：0.15～0.27％，Mn：1.3～2.8％，Ni：0.22～0.35％，Al：3.5～6.7％，V：0.02～0.13％，Ti：0.02～0.05％，Nb：0.01％～0.03％。2.如权利要求1所述的低密度移动压力容器用耐蚀钢，其特征在于，其各化学元素质量百分含量为：C：0.077～0.13％，Si：0.15～0.27％，Mn：1.3～2.8％，Ni：0.22～0.35％，Al：3.5～6.7％，V：0.02～0.13％，Ti：0.02～0.05％，Nb：0.01％～0.03％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。3.如权利要求1或2所述的低密度移动压力容器用耐蚀钢，其特征在于，其还含有下述各化学元素的至少其中之一：0＜Cu≤0.2％；0＜Zr≤0.12％。4.如权利要求1或2所述的低密度移动压力容器用耐蚀钢，其特征在于，在不可避免的杂质中：P≤0.008％，S≤0.003％。5.如权利要求1或2所述的低密度移动压力容器用耐蚀钢，其特征在于，其微观组织为细小均匀的回火索氏体+少量贝氏体，其中回火索氏体的相比例≥90％。6.如权利要求5所述的低密度移动压力容器用耐蚀钢，其特征在于，所述回火索氏体的晶粒度≥10级。7.如权利要求1或2所述的低密度移动压力容器用耐蚀钢，其特征在于，其密度≤7.47g/cm3。8.如权利要求1或2所述的低密度移动压力容器用耐蚀钢，其特征在于，其性能满足下述各项的至少其中一项：室温屈服强度≥575MPa，抗拉强度为655～790MPa，伸长率≥22％，-70℃低温冲击韧性均值≥120J；168h周浸循环腐蚀加速试验的腐蚀率≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀利，侯洪，刘文斌，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：