一种800MPa级抗氢致裂纹容器钢板及其生产方法技术

本发明专利技术涉及一种800MPa级抗氢致裂纹容器钢板及其生产方法，钢板的化学成分为C:0.2％～0.25％、Si:0.15％～0.35％、Mn:0.8％～0.85％、P≤0.003％、S≤0.001％、Mo：0.03％～0.05％、V:0.2％～0.3％、Ca:0.0003％～0.002％、Als:0.002％～0.03％，其余为Fe及杂质。通过控制钢中C、Mn含量，减少钢板组织偏析，通过添加Ca改变钢中夹杂物形状；添加合金元素V、Mo细化晶粒，保证钢板具有良好的强韧性能，通过析出强化确保钢板经正火和模拟焊后热处理后具有良好的综合性能；采用分阶段轧制和正火弱冷/短时正火的热处理方式，保证成品钢板在整个厚度方向具有均匀的晶粒尺寸和高强度，同时兼具优异抗氢致裂纹性能。同时兼具优异抗氢致裂纹性能。同时兼具优异抗氢致裂纹性能。

【技术实现步骤摘要】
一种800MPa级抗氢致裂纹容器钢板及其生产方法


[0001]本专利技术涉及压力容器用钢板
，尤其涉及一种800MPa级抗氢致裂纹性能优异的容器钢板及其生产方法。

技术介绍

[0002]硫化氢是石油和天然气中最具腐蚀作用的有害介质之一，在天然气输送过程中，硫化氢对输送管线的应力腐蚀占很大比重。在湿硫化氢环境中使用时，能导致碳钢内部出现氢鼓泡(HB)、氢致开裂(HIC)和应力导向的氢致开裂(SOHIC)。在含硫化氢等酸性环境中，因腐蚀产生的氢侵入钢内而产生的裂纹成为氢致开裂(HIC)。以往的研究中发现，钢的抗氢致特性与钢的强度关联极大。钢板的强度越高，则钢的抗氢致性能往往越差。目前，抗HIC钢板主要用于管线钢和容器钢，而针对容器钢不仅需要考虑正火性能，还需兼顾后续的焊接及返修，因此要求经模拟焊后热处理的钢板各项性能依然满足要求。
[0003]随着经济发展和能源需求的日益增长，作为战略物资的石油天然气储备量成为衡量各国经济持续发展能力的指标之一，我国也在陆续建设大型的石油和液化天然气储罐。因此亟需研制出一种具有优良的综合性能，其强度和韧性优于常规钢材，而焊接性能及抗硫化氢应力腐蚀性与常规钢材相近甚至更优，且成本低于国外同性能材料的大型液化石油气球罐用钢板。
[0004]申请号为CN201210055848.5的中国专利申请公开了“一种抗氢致开裂压力容器用钢及其制造方法”，涉及抗拉强度为≥620MPa的低碳高强度低合金厚钢板，其钢板成分按重量百分数为C：0.15～0.25％、Si：0.10～0.30％、Mn：1.00～1.60％、P：≤0.012％、S≤0.002％、Mo：0.35～0.60％、V≤0.05％、Ni：0.20～0.80％、Ca：0.0013～0.0045％和Al：0.002～0.050％，其采用淬火+回火的热处理工艺，但这种热处理工艺使得钢板生产成本较高。
[0005]申请号为CN201310497333.5的中国专利申请公开了“一种450MPa级抗氢致开裂压力容器用钢板及其生产方法，钢板包括按重量百分数为C：0.13～0.14％、Si：0.20～0.30％、Mn：0.90～0.95％、P≤0.008％和S≤0.001％的化学成分，通过两阶段采用2.0倍厚度的控制轧制、轧后采用10～12℃/S冷速加速冷却的控轧控冷工艺，以及离线正火热处理工艺，最终使钢板的抗拉强度达到了450～464MPa。其所生产钢板的强度级别偏低，长时模拟焊后热处理性能等方面也未做要求。
[0006]公开号为CN105603304A的中国专利申请公开了“一种具有良好抗HIC、SSCC特性的Q370R压力容器用厚钢板及制造方法”，采用正火+水冷热处理工艺生产最大厚度60mm的容器钢板，通过合理的成分设计，使钢板具有良好的抗HIC和抗SSCC性能。为了提高钢板强度，实例中采用高Mn(1.40～1.62％)成分设计。但Mn元素易与S元素会形成MnS夹杂，成为氢陷阱，增加氢致开裂风险；同时其采用的正火后水冷的热处理工艺，冷速的差异会造成厚度方向组织的不均匀性。其6个实施例中有3个实施例的抗氢致开裂试验结果均存在裂纹，钢板抗HIC性能稳定性相对较差。实施例中最大钢板厚度仅为60mm，不能满足石化行业大型压力
容器的使用要求。
[0007]针对上述情况，亟待通过新型成分设计及相配合的工艺，开发出具有良好抗氢致开裂性能的高强度压力容器钢板。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供了一种800MPa级抗氢致裂纹容器钢板及其生产方法，通过控制钢中C、Mn含量，减少钢板组织偏析，通过添加Ca改变钢中夹杂物形状；添加合金元素V、Mo细化晶粒，保证钢板具有良好的强韧性能，通过析出强化确保钢板经正火和模拟焊后热处理后具有良好的综合性能；与钢板成分相配合的生产工艺，采用分阶段轧制和正火弱冷/短时正火的热处理方式，保证成品钢板在整个厚度方向具有均匀的晶粒尺寸和高强度，同时兼具优异抗氢致裂纹性能。
[0009]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0010]一种800MPa级抗氢致裂纹容器钢板，钢板的化学成分按重量百分比为C:0.2％～0.25％、Si:0.15％～0.35％、Mn:0.8％～0.85％、P≤0.003％、S≤0.001％、Mo：0.03％～0.05％、V:0.2％～0.3％、Ca:0.0003％～0.002％、Als:0.002％～0.003％，其余为Fe及不可避免的杂质。
[0011]一种800MPa级抗氢致裂纹容器钢板的生产方法，钢板的生产过程包括冶炼
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连铸
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加热
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轧制
‑
热处理；具体如下：
[0012]1)连铸工序：中间包钢水浇铸温度≤1560℃，采用电磁搅拌或连铸坯轻压下工艺，压下率控制在6％～9％；
[0013]2)加热工序：连铸坯加热温度为1150～1200℃，均热时间1～3h；
[0014]3)轧制工序：采用两阶段控轧工艺；其中一阶段终轧温度≥1050℃，单道次压下率8％～11％；二阶段开轧温度≥970℃，单道次压下率5％～8％；
[0015]4)热处理工序：成品钢板的厚度为40～100mm；轧后钢板根据厚度选用不同的热处理工艺；其中40mm≤t＜60mm的钢板采用正火弱冷热处理工艺，60mm≤t≤100mm的钢板采用短时正火热处理工艺，t为钢板厚度。
[0016]进一步的，冶炼工序采用电炉冶炼+VOD真空处理的冶炼工艺。
[0017]进一步的，所述热处理工序中，正火弱冷热处理工艺过程为：热处理温度控制在880～890℃，升温速率为1.1～1.3.min/mm，净保温时间0.5～0.6min/mm，到温后出炉弱冷，冷速为1.6～2.0℃/s；返红温度330～340℃。
[0018]进一步的，所述热处理工序中，短时正火热处理工艺过程为：热处理温度控制在860～880℃，升温速率为1.2～1.4min/mm，到温后出炉空冷,总在炉时间≤2h。
[0019]进一步的，成品钢板的显微组织为铁素体+珠光体+少量均匀弥散分布的贝氏体。
[0020]进一步的，成品钢板的性能如下：屈服强度444～453MPa，抗拉强度806～828MPa，断后延伸率≥24％；3个试样的
‑
20℃夏比冲击功AV2平均值≥242J，b＝2a、180
°
冷弯试验d＝3a合格；根据GB/T 8650
‑
2006进行氢致裂纹实验，按照NACE TM0284《管线钢和压力容器钢抗氢致开裂评定方法》评定合格。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0022]1)钢种成分设计方面：成分设计简单、合理，为确保钢板的抗氢致裂纹性能，通过
合理控制钢中C、Mn含量保证钢板偏析程度较轻，添加Ca来改变钢中夹杂物形状；为了保证钢板具有良好的强韧性能，在钢中添加了合金元素V、Mo，细化了晶粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种800MPa级抗氢致裂纹容器钢板，其特征在于，钢板的化学成分按重量百分比为C:0.2％～0.25％、Si:0.15％～0.35％、Mn:0.8％～0.85％、P≤0.003％、S≤0.001％、Mo：0.03％～0.05％、V:0.2％～0.3％、Ca:0.0003％～0.002％、Als:0.002％～0.003％，其余为Fe及不可避免的杂质。2.如权利要求1所述一种800MPa级抗氢致裂纹容器钢板的生产方法，其特征在于，钢板的生产过程包括冶炼
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连铸
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加热
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轧制
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热处理；具体如下：1)连铸工序：中间包钢水浇铸温度≤1560℃，采用电磁搅拌或连铸坯轻压下工艺，压下率控制在6％～9％；2)加热工序：连铸坯加热温度为1150～1200℃，均热时间1～3h；3)轧制工序：采用两阶段控轧工艺；其中一阶段终轧温度≥1050℃，单道次压下率8％～11％；二阶段开轧温度≥970℃，单道次压下率5％～8％；4)热处理工序：成品钢板的厚度为40～100mm；轧后钢板根据厚度选用不同的热处理工艺；其中40mm≤t＜60mm的钢板采用正火弱冷热处理工艺，60mm≤t≤100mm的钢板采用短时正火热处理工艺，t为钢板厚度。3.根据权利要求2所述一种800MPa级抗氢致裂纹容器钢板的生产方法，其特征在于，冶炼工...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢梦楠，胡昕明，王储，欧阳鑫，贾春堂，刘晨希，王勇，孙殿东，王爽，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：