一种800MPa级调质超高强抗氢压力容器用钢板及其制备方法技术

技术编号：40342719 阅读：7 留言：0更新日期：2024-02-09 14:29

本发明专利技术公开了一种800MPa级调质超高强抗氢压力容器用钢板及其制备方法；属于容器用钢制造领域，其化学成分的重量百分比计为：C，Si，Mn，P，S，Ni，Cr，Mo，V，Ti，Als及B，余量为Fe以及不可避免的杂质元素；其制备方法是：将钢坯依次经冶炼、连铸工序生产出目标成分的连铸坯；连铸坯依次经过加热、轧制、热处理、检验及入库的工序。本发明专利技术采用Ni‑Cr‑Mo新型成分设计体系保证其良好的抗氢脆性，通过合理的离线淬火+高温回火热处理工艺，生产≤80mm厚800MPa级抗氢压力容器用高强调质特厚板，突破现有技术瓶颈，满足用户对抗氢压力容器用调质特厚板高强韧性要求，提升压力容器服役安全性，同时也为新一代抗氢调质高强度压力容器用钢的开发、生产和应用奠定基础。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于容器用钢制造领域，涉及了一种800mpa级调质超高强抗氢压力容器用钢板及其制备方法。

技术介绍

1、在现有储氢技术中，高压气态储氢技术成熟度高、成本低，是目前最适于大规模存储和运输的技术解决方案。这一技术方案要求建造百立米级高压氢储罐、数百公里的高压输氢管线等。对于大规模氢储运需求，适用于高压氢气储运设备的材料是必须突破的核心技术。这类材料最关键的技术特征是:高强度、可焊接、具有良好的强韧性匹配和耐氢腐蚀、氢脆特性。目前压力容器设备正向高参数、大型化发展，出于安全性考虑，压力容器用钢的极限规格、强韧性要求也随之提高。就钢板实物水平而言，大部分国产超高强调质压力容器钢板不仅抗氢性能缺乏数据支撑，钢板还存在厚度规格范围窄、表面质量差、冲击韧性低等缺点，无法满足当下大型高参数抗氢压力容器的使用要求。

2、如公开号cn104532159a的专利，公开了“一种屈服强度700mpa级调质高强钢及其生产方法”，其化学成分包括c，si，mn，cr，mo，ni，nb，ti，v，b，al，ca，n，p，s及o，其余为fe及不可避免的杂质；该专利钢板实物屈服强度700～850mpa，抗拉强度750～900mpa，虽强度较高，但延伸率仅>14％，-40℃冲击功仅>40j，钢板的塑韧性相对处于较低水平。

3、如公开号cn109112421a的专利，公开了“一种压力容器用钢07cr2almor及其生产方法”，其化学成分包括c，mn，cr，mo，alt，s，p及si，其余为fe和其它不可避免的杂质；该专利虽然

4、又如公开号cn115261714a的专利，公开了“一种压力容器用钢及其制备方法”，其化学成分包括c，si，mn，p，s，al，v，nb，n，cu，sn，sb及mg；其余为fe和其它不可避免的杂质。该专利钢板公开的仅是≤55mm厚的相对薄规格钢板的生产方法，但对于更厚规格的钢板，该生产方法中尚未提及，无法满足特厚板的应用性能要求。同时，以上专利均未提及钢板的抗氢性能。

技术实现思路

1、专利技术目的：本专利技术的目的是提供了一种800mpa级调质超高强抗氢压力容器用钢板及其制备方法。

2、技术方案：本专利技术所述的一种800mpa级调质超高强抗氢压力容器用钢板，所述钢板的化学成分按重量百分比计为：c：0.07～0.13％，si：0.10～0.45％，mn：0.80～1.50％，p≤0.012％，s≤0.005％，ni：0.60～1.50％，cr：0.25～0.80％，mo：0.30～0.70％，v：0.01～0.05％，ti≤0.030％，als：≤0.05％，b：0.0005～0.0030％，余量为fe以及不可避免的杂质元素。

3、进一步的，所述钢板的化学成分按重量百分比计为：c：0.07％，si：0.12％，mn：0.93％，p：0.011％，s：0.005％，ni：0.61％，cr：0.27％，mo：0.32％，v：0.015％，ti：0.017％，als：0.031％，b：0.0007％，余量为fe以及不可避免的杂质元素。

4、进一步的，所述钢板的化学成分按重量百分比计为：c：0.09％，si：0.23％，mn：0.99％，p：0.010％，s：0.004％，ni：0.88％，cr：0.47％，mo：0.47％，v：0.022％，ti：0.019％，als：0.037％，b：0.0014％，余量为fe以及不可避免的杂质元素。

5、进一步的，所述钢板的化学成分按重量百分比计为：c：0.11％，si：0.29％，mn：1.18％，p：0.009％，s：0.003％，ni：0.99％，cr：0.78％，mo：0.56％，v：0.039％，ti：0.021％，als：0.040％，b：0.0026％，余量为fe以及不可避免的杂质元素。

6、进一步的，所述钢板的化学成分按重量百分比计为：c：0.12％，si：0.36％，mn：1.33％，p：0.010％，s：0.003％，ni：1.17％，cr：0.65％，mo：0.60％，v：0.045％，ti：0.023％，als：0.040％，b：0.0028％，余量为fe以及不可避免的杂质元素。

7、进一步的，所述钢板的化学成分按重量百分比计为：c：0.13％，si：0.43％，mn：1.45％，p：0.011％，s：0.004％，ni：1.46％，cr：0.63％，mo：0.67％，v：0.047％，ti：0.029％，als：0.047％，b：0.0027％，余量为fe以及不可避免的杂质元素。

8、进一步的，一种800mpa级调质超高强抗氢压力容器用钢板的制备方法，将与所述钢具有相同组分的钢坯依次经冶炼、连铸工序生产出目标成分的连铸坯；连铸坯依次经过加热、轧制、热处理、检验以及入库等工序；具体的制备步骤如下：

9、(1)：所述冶炼工序，包括铁水预处理、顶底复吹转炉、lf精炼和rh精炼，其中转炉冶炼终点温度1600～1650℃，保证后期拉碳且不回磷；lf精炼采用铝脱氧，总时间40～45min，全程采用微正压操作控制包内气氛；rh结束喂入无缝纯钙线；均匀后加入硼铁，喂丝结束后静搅，静搅时间25～30min，保证渣面波动不结壳、钢水不裸露；

10、(2)：所述连铸工序，采用板坯轻压下和电磁搅拌技术减少中心偏析和疏松，凝固末端压下5～7mm，连铸过程采取保护浇铸防止钢水二次氧化；

11、(3)：所述连铸坯加热工序：加热温度为1150～1280℃，在炉总时间系数1.0～1.2min/mm，保证钢内部获得均匀的原始奥氏体组织；

12、(4)：所述轧制工序：采用控轧控冷工艺，为两阶段控制轧制，即奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区轧制，总压缩比不小于4倍：粗轧开轧温度≥1000℃，该阶段采用大压下量方式；精轧开始温度为810～880℃，该阶段通过保证足够的变形量使得奥氏体晶粒被沿着轧制方向拉伸以及变形，同时通过添加的ti、v等微合金元素，在该变形过程中应变诱导析出碳氮化物粒子，起到钉扎奥氏体晶粒阻止其长大，从而使得相变后的组织得到细化；终轧温度为800～850℃；轧后经过层流冷却，返红温度600℃～680℃，随后空冷至室温；

13、(5)：所述热处理工序：包括淬火和回火工序，其中钢板淬火温度850～930℃，保温时间系数1.3～1.8min/mm，随后通过回火工艺以消除因淬火产生的残余应力并均匀化组织，获得稳定优良的综合性能，钢板回火温度610～670℃，保温时间系数2.0～4.0min/mm。

14、本专利技术所述的超高强抗氢压力容器用钢板，钢板厚度规格12～80mm，钢板最终组织以贝氏体为主，钢板实物性能优良：25mpa氢环境下钢板氢脆指数≥0.75，内部探伤达nb/本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种800MPa级调质超高强抗氢压力容器用钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按重量百分比计为：C：0.07～0.13％，Si：0.10～0.45％，Mn：0.80～1.50％，P≤0.012％，S≤0.005％，Ni：0.60～1.50％，Cr：0.25～0.80％，Mo：0.30～0.70％，V：0.01～0.05％，Ti≤0.030％，Als：≤0.05％，B：0.0005～0.0030％，余量为Fe以及不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求1所述的一种800MPa级调质超高强抗氢压力容器用钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按重量百分比计为：C：0.07％，Si：0.12％，Mn：0.93％，P：0.011％，S：0.005％，Ni：0.61％，Cr：0.27％，Mo：0.32％，V：0.015％，Ti：0.017％，Als：0.031％，B：0.0007％，余量为Fe以及不可避免的杂质元素。

3.根据权利要求1所述的一种800MPa级调质超高强抗氢压力容器用钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按重量百分比计为：C：0.09％，Si：0.23％

4.根据权利要求1所述的一种800MPa级调质超高强抗氢压力容器用钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按重量百分比计为：C：0.11％，Si：0.29％，Mn：1.18％，P：0.009％，S：0.003％，Ni：0.99％，Cr：0.78％，Mo：0.56％，V：0.039％，Ti：0.021％，Als：0.040％，B：0.0026％，余量为Fe以及不可避免的杂质元素。

5.根据权利要求1所述的一种800MPa级调质超高强抗氢压力容器用钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按重量百分比计为：C：0.12％，Si：0.36％，Mn：1.33％，P：0.010％，S：0.003％，Ni：1.17％，Cr：0.65％，Mo：0.60％，V：0.045％，Ti：0.023％，Als：0.040％，B：0.0028％，余量为Fe以及不可避免的杂质元素。

6.根据权利要求1所述的一种800MPa级调质超高强抗氢压力容器用钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按重量百分比计为：C：0.13％，Si：0.43％，Mn：1.45％，P：0.011％，S：0.004％，Ni：1.46％，Cr：0.63％，Mo：0.67％，V：0.047％，Ti：0.029％，Als：0.047％，B：0.0027％，余量为Fe以及不可避免的杂质元素。

7.如权利要求1-6任意一项所述的一种800MPa级调质超高强抗氢压力容器用钢板的制备方法，其特征在于，其制备过程是：将与所述的钢板具有相同组分的钢坯依次经冶炼、连铸工序生产出目标成分的连铸坯；连铸坯依次经过加热、轧制、热处理、检验及入库的工序。

8.根据权利要求7所述的一种800MPa级调质超高强抗氢压力容器用钢板的制备方法，其特征在于，所述冶炼工序包括铁水预处理、顶底复吹转炉、LF精炼和RH精炼；

9.根据权利要求8所述的一种800MPa级调质超高强抗氢压力容器用钢板的制备方法，其特征在于，在冶炼工序中，转炉冶炼终点温度1600～1650℃；LF精炼采用铝脱氧，总时间40～45min，全程采用微正压操作控制包内气氛；RH结束喂入无缝纯钙线；均匀后加入硼铁，喂丝结束后静搅，静搅时间25～30min。

10.根据权利要求7所述的一种800MPa级调质超高强抗氢压力容器用钢板的制备方法，其特征在于，所述连铸坯加热工序：加热温度为1150～1280℃，在炉总时间系数1.0～1.2min/mm，确保钢内部获得均匀的原始奥氏体组织；

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【技术特征摘要】

1.一种800mpa级调质超高强抗氢压力容器用钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按重量百分比计为：c：0.07～0.13％，si：0.10～0.45％，mn：0.80～1.50％，p≤0.012％，s≤0.005％，ni：0.60～1.50％，cr：0.25～0.80％，mo：0.30～0.70％，v：0.01～0.05％，ti≤0.030％，als：≤0.05％，b：0.0005～0.0030％，余量为fe以及不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求1所述的一种800mpa级调质超高强抗氢压力容器用钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按重量百分比计为：c：0.07％，si：0.12％，mn：0.93％，p：0.011％，s：0.005％，ni：0.61％，cr：0.27％，mo：0.32％，v：0.015％，ti：0.017％，als：0.031％，b：0.0007％，余量为fe以及不可避免的杂质元素。

3.根据权利要求1所述的一种800mpa级调质超高强抗氢压力容器用钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按重量百分比计为：c：0.09％，si：0.23％，mn：0.99％，p：0.010％，s：0.004％，ni：0.88％，cr：0.47％，mo：0.47％，v：0.022％，ti：0.019％，als：0.037％，b：0.0014％，余量为fe以及不可避免的杂质元素。

4.根据权利要求1所述的一种800mpa级调质超高强抗氢压力容器用钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按重量百分比计为：c：0.11％，si：0.29％，mn：1.18％，p：0.009％，s：0.003％，ni：0.99％，cr：0.78％，mo：0.56％，v：0.039％，ti：0.021％，als：0.040％，b：0.0026％，余量为fe以及不可避免的杂质元素。

5.根据权利要求1所述的一种800mpa级调质超高强抗氢压力容器用...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，崔强，陈林恒，范会兵，孟令明，唐春霞，秦玉荣，
申请(专利权)人：南京钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

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