一种无制造技术

本发明专利技术涉及一种无

【技术实现步骤摘要】
一种无Ni超低温韧性的微合金高强钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属材料
领域，具体涉及一种无
Ni
超低温韧性的微合金高强钢及其制备方法
。

技术介绍

[0002]低温用钢是低合金高强钢的重要品种
。
通常将各种液化石油气
、
液氨
、
液氧
、
液氮等生产
、
储存容器和输送管道以及在寒冷地区服役的设备，称为低温容器，制造这些容器所用的钢，统称为低温钢
。
我国通常将设计温度低于或等于
‑
20℃
称为低温
(GB150
－
1998《
钢制压力容器
》
附录
C
对低温压力容器的定义
)。
[0003]低温钢一般分为无镍钢和有镍钢，无镍钢一般指细晶粒钢和低温高强度钢，其使用温度在
‑
60℃
以上；有镍钢是指在钢中加入合金元素
Ni
，固溶于铁素体，使基体的低温韧性得到显著的改善，改变体心立方晶格的金属材料共有的低温转脆现象，其使用温度可以达到
‑
196℃
以下
。
[0004]随着石化工业的发展，新工艺
、
新设备不断出现，气体的液化
、
分离
、
贮运及应用在各国已很普遍，这些低温技术和设备的开发促进了低温压力容器用钢的发展
。
>日本
JIS G 3127(1977)《
低温压力容器用镍钢钢板
》
标准，代表钢号有
SL3N255、SL3N275、SL3N440
等
。
美国
SA
‑
203/SA
‑
203M《
压力容器用镍合金钢板
》
标准，代表牌号有
SA203Gr.D、SA203Gr.E、SA203Gr.F。
含
Ni
量在
3.5
％
‑9％的低温钢在美国
、
日本及欧洲等国家均有相应的标准
。20
世纪
60
年代末，我国研制了从
‑
40℃
到
‑
253℃
的低温用钢，但没有得到推广应用
。1983
年国家标准局发布了
GB3531
‑
83《
低温压力容器用低合金钢厚钢板技术条件
》
，规定了4种无镍低温钢，使用温度从
‑
30℃
至
‑
90℃。16MnDR
钢是制造
‑
40℃
低温设备用的经济而又成熟的钢种，可制造液氨等设备
。15MnNiDR
和
09MnNiDR
属镍系低温钢，具有良好的低温韧性和焊接性
。
‑
70℃
级的
09MnNiDR
低温钢在乙烯
、
化肥
、
城市煤气
、
二氧化碳等低温装置中得到了广泛的应用，逐渐替代进口低温钢材，成功地制造了氨分离器
(
‑
28℃)、
高压氮气储罐
(
‑
28℃)、
二氧化碳低温储罐
(
‑
50℃)
和低温乙烯储罐
(
‑
60℃)。
[0005]关于
Ni
含量更高的低温钢，我国
CCS1996《
钢质海船入级与建造规范
》
中材料部分规定了适用于制造液化气体运输船的液货舱
、
靠近液货舱的船体结构用的厚度不超过
50mm
的镍合金钢，包含了3个钢号：
3.5Ni、5Ni
和
9Ni(
表
1)。
我国制造
‑
100℃
级低温容器采用
3.5Ni
低温钢，制造
‑
196℃
低温容器采用
9Ni
低温钢，已在压力容器界达成了共识
。3.5Ni
钢广泛应用于
‑
101
至
‑
80℃
低温容器
。
[0006]表1我国
Ni
系低温钢的交货状态和力学性能
[0007][0008]低温钢中的镍系低温钢因其强度高
、
低温韧性优异，成本比相应温度级别的
Cr
‑
Ni
不锈钢低等特点，在美国
、
日本等发达国家逐渐被广泛采用
。
对于低温容器而言，所储存的介质温度越低，容器所需承受的压力就越小，其安全可靠性就越高
。
对于液化天然气，目前大多使用
9Ni(
‑
196℃)
低温钢；石油化工
、
化肥等行业的低温装置需要在
‑
80℃
左右使气体液化，通常使用
3.5Ni(
‑
100℃)
低温钢
。
[0009]上述主要针对的是低温压力容器和装备等对低温钢的应用及要求
。
下面从极地油气开发
、
极地船舶运输
、
极地破冰装备等方面介绍极地环境
、
高寒环境及其对低温的要求
。
极地自然条件恶劣，存在低温考验
、
海冰阻碍
、
冰山袭击
、
暴风雪袭击
、
生态环境脆弱
、
极夜困扰
、
能见度差等挑战，对相关装备
、
材料性能要求较高
。
北极的超低温环境对耐低温钢铁材料等提出了需求
。
根据英国劳氏船级社对近
700
条极地船舶长达
40
年的跟踪调查，
57
％极地船舶在平均
13
年船龄后船体钢结构出现裂纹或断裂现象
。
重型破冰船通常采用特殊低温钢，必须具备足够的低温韧性
、
强度
、
疲劳强度等综合性能
。
[0010]近年来，极地船舶逐渐从低等级冰区加强型朝具有自破冰性能的高等级加强型方向发展，具有破冰能力的极地油船
、
极地
LNG
船
、
极地集装箱船等新型商业破冰船需求得到快速增长
。
相应地，耐严寒
、
高强韧的极地船舶钢板
、
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种无
Ni
超低温韧性的微合金高强钢，其特征在于，其由按质量百分含量计的如下化学成分组成：
C
：
0.011
～
0.099
％，
Si
：
0.051
～
0.24
％，
Mn
：
1.21
～
1.49
％，
Nb
：
0.030
～
0.059
％，
Ti
：
0.009
～
0.016
％，
Zr
：
0.001
～
0.018
％，
RE
：
0.001
～
0.018
％，其余为
Fe
及不可避免的杂质；
C
元素和
Si
元素的质量百分含量还同时满足公式：
0.21
％
<C+Si<0.24
％，和
Si/C
＝1～8；
Nb
元素和
Ti
元素的质量百分含量还同时满足公式：
0.02
％
<Nb+Ti<0.05
％，和
Nb/Ti
＝1～3；
Zr
元素和
RE
元素的质量百分含量还同时满足公式：
0.010
％
<Zr+RE<0.019
％，和
Zr/RE
＝1～
6。2.
根据权利要求1所述一种无
Ni
超低温韧性的微合金高强钢，其特征在于，
C
：
0.03
～
0.09
％，
Si
：
0.13
～
0.20
％，
Mn
：
1.4
～
1.48
％，
Nb
：
0.035
～
0.055
％，
Ti
：
0.009
～
0.016
％，
Zr
：
0.010
～
0.015
％，
RE
：
0.002
～
0.004
％，其余为
Fe
及不可避免的杂质
。3.
根据权利要求1所述一种无
Ni
超低温韧性的微合金高强钢，其特征在于，
C
：
0.05
％，
Si
：
0.17
％，
Mn
：
1.4
％，
Nb
：
0.03
％，
Ti
：
0.015
％，
Zr
：
0.008
％，
RE
：
0.007
％，其余为

【专利技术属性】
技术研发人员：吴开明，向绍观，
申请(专利权)人：武科鑫材武汉科技有限公司武科复材海口科技有限公司中能华源智能装备研究设计院青岛有限公司，
类型：发明
国别省市：