一种正火型高强度压力容器钢及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种正火型高强度压力容器钢，它的化学成分重量百分比为：Ｃ：０．１２－０．１８％、Ｓｉ：０．１５－０．４０％、Ｍｎ：１．２０－１．７０％、Ｐ≤０．０２０％、Ｓ≤０．０１５％、Ｎｉ：０．１０－０．４０％、Ｎｂ：０．０１－０．０５％、Ｔｉ：０．０１－０．０３％、Ａｌｓ：０．０１５－０．０５０％，同时包括有Ｖ≤０．２０％、Ｃｕ≤０．７０％中的一种或两种，其余为Ｆｅ及不可避免的杂质。本发明专利技术利用钢板单轧工艺控制钢的规格，采用正火热处理得到均匀的铁素体、珠光体组织。轧制及热处理过程中利用Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ等微合金元素的细晶强化、沉淀强化和固溶强化作用，得到足够的强度和较好的冲击性能。另外，本发明专利技术还通过控制碳当量获得良好的焊接性能，可采用手弧焊、埋弧焊、气体保护焊、电渣焊或钨极惰性气体保护焊等方法焊接。并且本发明专利技术使用的贵重金属较少，各元素成分容易控制，工艺简单，生产成本低、效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及低合金压力容器钢制造领域，具体是指一种正火型高强度压力容器钢 及其制造方法。
技术介绍
我国是石油生产和消费大国，随着经济社会的发展，我国石油消费的增长超过了 原油产量和储量的增长，石油短缺的矛盾日渐突出，寻找一种可替代产品无疑是一种解决 问题的思路。二甲醚这种环境友好型物质，由于其良好的产品性能及优越的环保性能，作 为新型能源的替代优势日趋明显。目前国内已有数套十万吨级规模装置建成，并有向百万 吨级发展的趋势。因此，二甲醚大型反应器技术将成为二甲醚发展需重点突破的关键技 术。在本专利技术提出以前，国内二甲醚的生产、储存和运输过程中的储罐的制造基本上采用的 是Q345R钢，因为该种钢的强度较低，所制造容器的壁厚较厚，使用不方便。虽然可以采用 Q370R钢进行替代，但由于二甲醚生产、储运领域的介质中均没有H2S的存在，这就消除了对 材料强度的限制，因而可采用比Q370R更高强度级别的钢种进行设备升级。10000m3以上二 甲醚生产及储存装置以及其它大型压力容器的制造需要一种抗拉强度570MPa级的正火型 高强度压力容器钢，以进一步提高材料强度，降低容器壁厚，提高设备使用的安全性。申请号为200710113574的专利文件中公开了一种低温压力容器用钢板及其生产 方法。原料钢的化学成分质量分数(wt% )为C :0. 12-0. 19,Si 0. 15-0. 45,Mn 1. 2-1. 6、 Nb 0. 015-0. 050, Ti :0. 01-0. 03, Ni :0. 10-0. 35、A1 :0. 015-0. 050, P :0_0. 015, S :0_0. 01， 其余为Fe及不可避免的杂质，采用热钢坯装炉、中间坯水冷、控轧、加速控冷、正火等工艺， 得到-40°C横向冲击功达164J，-30°C横向冲击功达298J，CT0D在R = 0. 996，_40°C试验条 件下S = 0.40mm的钢板。但是此专利钢板的强度级别较低。申请号为200610035800的专利文件中公开了 -种原料钢化学成分范围为) C ≤ 0. 08、Si 0. 25-0. 75、Mn :0. 8-2. 0、P :0. 070-0. 15、S ≤ 0. 04、Cu :0. 25-0. 60、Cr 0. 30-1. 25、Ni ≤0. 65、V :0. 05-0. 20、N :0. 015-0. 030，采用电炉或转炉冶炼、精炼、薄板坯 连铸、铸坯凝固后直接进入辊底式加热或均热炉、热轧、层流冷却、卷取薄板坯连铸连轧工 艺生产的700MPa级V-N微合金化高强耐候钢板及其制造方法。但是该专利是采用薄板坯 连铸连轧工艺生产的，产品厚度薄，表面质量难控制，生产效率低、成本高，对设备稳定性的 要求很严格。专利号为KR20040050005的韩国专利文件中提供了一种原料钢的化学成分质量 分数(w )为 C 0. 25-0. 40,Si 0. 15-0. 40,Mn 0. 4-1. 0、A1 0. 001-0. 05,Cr 0. 8-1. 2、 Mo 0. 15-0. 35、Ni ≤ 1. 0、P ≤< 0. 015、S ≤ 0. 010、Ca 0. 0005-0. 002，其余为铁和杂质，加 热到1000-1250°C开始轧制，终轧温度在800-980°C，然后正火处理，抗拉强度达到llOOMPa级高压容器用正火型高强度钢及制造方法。但是这种专利钢中C含量过高，焊接性能不佳。 同时，还添加了 Cr、Mo贵重金属，增加了生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种抗拉强度570MPa、具有良好焊接性能、且生产成本较低、 规格可控的正火型高强度压力容器钢。该钢主要用于生产、储存和运输过程中压力容器设 备的制造。本专利技术的另一个目的是提供上述正火型高强度压力容器钢的生产方法。一种正火型高强度压力容器钢，该高强度钢的化学成分按重量百分比为C: 0. 12-0. 18 Si 0. 15-0. 40 Mn 1. 20-1. 70 %、P 彡 0. 020 %、S 彡 0. 015 Ni 0. 10-0. 40 %, Nb 0. 01-0. 05 Ti :0. 01-0. 03 Als :0. 015-0. 050 %,同时包括有 V^O. 20%,Cu^0. 70%中的一种或两种，其余为Fe及不可避免的杂质。冶炼时控制该高强度钢的碳当量< 0. 46 %，所述碳当量CE = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。以下是本专利技术的主要元素的作用及其限定，在实验过程和应用中得到的结论C 0. 12-0. 18%,C是钢中不可缺少的提高钢材强度的元素之一，随着碳含量的增加，钢中Fe3C增 加，淬硬性也增加，钢的屈服强度和抗拉强度会提高，而延伸率缺口冲击韧性会下降。碳含 量每增加0. 1 %抗拉强度大约提高90MPa，屈服强度大约提高40-50MPa。但是，随着碳含量 增加，钢材的延伸率和冲击韧性下降，尤其是低温韧性下降的幅度更大。而且，焊接C含量 较高的钢材时，在焊接热影响区还会出现淬硬现象，这将加剧焊接时产生冷裂的倾向。钢中 C含量在不大于0. 18%的范围内时，既可提高钢的强度又适合生产操作，提高其在大生产 中的适用性和可行性。Si 0. 15-0. 40%,Si能降低钢中碳的石墨化倾向，并以固溶强化形式提高钢的强度，但Si会加剧杂 质元素在晶界的偏聚，故其含量不宜高，以免降低钢的韧性和焊接性。Mn 1. 20-1. 70%,Mn对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。含的Mn约可提高抗拉 强度lOOMPa。一般说来，Mn含量在2%以下对提高焊缝金属的韧性是有利的，因此，在低碳 高强度钢中，普遍提高Mn的含量，最高可达2 %。另外，Mn还能提高Nb、V等在钢中的溶解 度。但Mn有促进晶粒长大的作用，对过热较敏感，故应控制钢中Mn含量在1.20-1. 70%以 内。P ^ 0. 020%, S ^ 0. 015%,由于钢中的P、S含量必须控制在较低的范围，只有冶炼纯净钢，才能保证本专利技术 钢的性能。Ni 0. 10-0. 40%,Ni具有一定的强化作用，加入的Ni可提高钢材强度约20MPa。Ni还能显著 地改善钢材的韧性，特别是低温韧性。钢中加入Ni，无论是基材，还是焊接热影响区的低温 韧性都明显提高。但M含量过高时，会造成钢板氧化铁皮难以脱落，本专利技术钢将其控制在 0. 10-0. 40%。Nb 0. 01-0. 05%,Nb在钢中可形成细小的碳化物和氮化物，抑制奥氏体晶粒的长大，在轧制过程中可提高再结晶温度，抑制奥氏体的再结晶，保持形变效果以细化铁素体晶粒。Nb在铁素体中 沉淀析出，提高钢的强度以及在焊接过程中阻止热影响区晶粒的粗化等，但塑性和韧性有 所下降。大量研究结果表明，Nb、V、Ti在钢中是通过晶粒细化影响强度和塑性，N b的作用 最为显著。本专利技术钢Nb控制在0.01-0. 05%。Ti 0. 01-0. 03%,Ti是一种强烈的碳化物和氮化物形成元素，它能明显地提高钢的室温强度和高温 强度，由于Ti能起细化晶粒的作用，故也能提高钢的韧性。适量的Ti能提高焊缝金属的韧 性，但过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正火型高强度压力容器钢，其特征在于：所述高强度压力容器钢的化学成分重量百分比为：Ｃ：０．１２－０．１８％、Ｓｉ：０．１５－０．４０％、Ｍｎ：１．２０－１．７０％、Ｐ≤０．０２０％、Ｓ≤０．０１５％、Ｎｉ：０．１０－０．４０％、Ｎｂ：０．０１－０．０５％、Ｔｉ：０．０１－０．０３％、Ａｌｓ：０．０１５－０．０５０％，同时包括有Ｖ≤０．２０％、Ｃｕ≤０．７０％中的一种或两种，其余为Ｆｅ及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：芮晓龙，习天辉，张开广，刘文斌，丁庆丰，郭斌，董汉雄，张彤，杜丽影，童明伟，邓照军，徐进桥，
申请(专利权)人：武汉钢铁集团公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]