CN104046900A

CN104046900A - 一种大厚度临氢12Cr2Mo1R钢板及其制造方法

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Publication number: CN104046900A
Application number: CN201310083229.1A
Authority: CN
Inventors: 肖丰强; 孙卫华; 赵乾; 王金华; 孙风晓; 崔健; 王绍禄; 乔松; 刘晓东; 蒋善玉; 李敏; 唐国红; 楚世豪; 胡淑娥; 张宏林
Original assignee: Jinan Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Jinan Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2033-03-15
Also published as: CN104046900B

Abstract

本发明属于金属材料领域，具体涉及一种大厚度临氢12Cr2Mo1R钢板及其制造方法，由以下按重量百分比计的组分组成：C：0.08-0.15%、Si≤0.10%、Mn：0.30-0.60%、P≤0.010%、S≤0.010%、Cr：2.0-2.50%、Mo：0.90-1.10%、Sb≤0.003%、Sn≤0.010%、As≤0.010%、O≤0.002%、N≤0.004%、H≤0.0002%，其余为Fe和不可避免的杂质，本发明的有益效果是：本发明突破了连铸坯真空焊接复合叠轧特厚钢板技术工艺对钢种碳当量的局限，攻克了焊接性能差、焊接条件苛刻临氢铬钼钢的真空电子束焊接工艺瓶颈，在无传统焊前预热的条件下，开发了临氢铬钼钢双坯和多坯制备大厚度坯料技术，研制了80-200mm大厚度临氢铬钼钢板；利用该发明生产临氢铬钼钢板，用电消耗为20kWh/t左右，用水消耗为3m³/t左右，生产的钢板成材率为88％左右，不产生粉尘。

Description

一种大厚度临氢12Cr2Mo1R钢板及其制造方法

技术领域

本发明属于金属材料领域，具体涉及一种大厚度临氢12Cr2Mo1R钢板及其制造方法。

背景技术

炼油化工行业设备（包括加氢反应器、四合一连续重整反应器、螺纹锁紧式换热器、热高压分离器等）均在高温、高压临氢环境下使用，均采用以12Cr2Mo1R为代表的临氢铬钼钢制造，该材料要求具有耐高温、耐高压、抗氢致裂纹、抗回火脆化能力，且随着炼油化工设备及装置的大型化、规模化，对钢板的厚度要求也越来高，粗略统计80-200mm厚临氢铬钼钢板占据80%以上市场份额。

各大钢厂生产的连铸坯厚度通常在300mm左右，受到压缩比限制以及热处理设备的限制，所生产临氢铬钼钢厚度不超过120mm。部分钢厂通常采用模铸钢锭和电渣重熔法生产厚度大于120mm临氢铬钼钢特厚板。

而普通钢锭法生产厚度大于120mm临氢铬钼钢特厚板，成材率仅约70%左右，接合界面处结合粗疏，轧制时变形不容易消除铸坯原始缺陷，探伤性能一般。用电渣重溶法生产厚度大于120mm临氢铬钼钢特厚板，成材率约85％左右，吨钢用电1500kWh左右、用水6m³左右。

发明内容

本发明提供一种大厚度临氢12Cr2Mo1R钢板及其制造方法，具有原料来源稳定、生产组织灵活、效率高、成材率高、能耗低、环境友好等优点。可生产可轧制80-200mm 厚的大厚度临氢12Cr2Mo1R钢板。

本发明通过以下技术方案实现：

一种大厚度临氢12Cr2Mo1R钢板，其特征在于：由以下按重量百分比计的组分组成：C：0.08-0.15%、Si≤0.10%、Mn：0.30-0.60%、P≤0.010%、S≤0.010%、Cr：2.0-2.50%、Mo：0.90-1.10%、Sb≤0.003%、Sn≤0.010%、As≤0.010%、O≤0.002%、N≤0.004%、H≤0.0002%其余为Fe和不可避免的杂质。

上述钢板的碳当量Ceq≥0.50%，焊接裂纹敏感性指数Pcm≥0.25%。

上述一种大厚度临氢12Cr2Mo1R钢板的制作方法，包括如下步骤：板坯制作和钢板制作。

上述板坯制作包括如下步骤：

（1）退火工艺：采用双渣脱磷工艺冶炼，连铸坯切割后立即吊入缓冷坑缓冷处理，以两块相同长宽尺寸的连铸坯为原料，将两块原料放置加热炉内，600-900℃保温5-10小时，冷却至室温；

（2）铣削组对：将两块原料铣削平整，测量每块坯料长度差≤1mm，对角线长度≤2mm，接台≤0.1mm；每块坯料纵向边部修磨宽度≥50mm；用清洁剂去除已铣削钢坯表面杂质，待干燥后组坯；两块坯料组齐对正，结合面间隙≤0.4mm；

（3）定位焊接：采用手工电弧焊接，使用低氢焊条，焊条经过250-280℃烘焙1h以上，坯料长度方向和宽度方向每边各焊接2段以上，均匀布置，每段长度200mm左右，采用多层多道焊接，焊道温度≤100℃，焊后打磨焊缝露出金属光泽；

（4）真空电子束焊接：抽真空，真空度高于1×10^-1Pa；采用电子束散焦吹扫，进一步去除焊缝附近水分及油污等杂质；多遍扫描，分段预热，以150-200mm为一个区间，扫描电流25-35mA，电压60KV，扫描宽度8-11mm，扫描速度6-8mm/s，每个区间扫描预热后即进行该区间的焊接，焊接加速电压60KV，焊接电流300-400mA，焊接速度F=6-8mm/s，扫描宽度B=2-3mm，热输入量≤40kJ/cm，保障熔深≥25mm；依次再进行下一个区间的扫描、焊接，直至焊接完成。

上述板坯厚度≥400mm。

上述钢板制作包括如下步骤：

（1）加热工艺：将焊接好的板坯立即装车底式炉加热，以≤60℃/h升温速度升至920℃，保温1-2小时，以≤80℃/h升温速度升至1200-1270℃，保温5-7小时，出炉；

（2）轧制工艺：采取高温、低速大压下的轧制制度，道次压下率≥8%，中间坯厚度不小于1.5倍成品厚度；

（3）缓冷工艺：钢板进入缓冷坑时，钢板表面温度≥600℃，钢板出缓冷坑时表面温度≤300℃，缓冷时间≥40小时；

（4）热处理工艺：采用正火+加速冷却+回火热处理工艺，正火温度900±10℃，保温系数≥1.5min/mm，冷却速度≥5℃，回火温度720±10℃，保温系数≥1.5min/mm。

上述钢板厚度80-200mm。

上述钢板制作步骤中步骤（4）热处理工艺中加速冷却的冷却速度≥5℃/m。

本发明的有益效果是：本发明突破了连铸坯真空焊接复合叠轧特厚钢板技术工艺对钢种碳当量的局限，攻克了焊接性能差、焊接条件苛刻临氢铬钼钢的真空电子束焊接工艺瓶颈，在无传统焊前预热的条件下，开发了临氢铬钼钢双坯和多坯制备大厚度坯料技术，研制了80-200mm大厚度临氢铬钼钢板；利用该发明生产临氢铬钼钢板，用电消耗为20kWh/t左右，用水消耗为3m³/t左右，生产的钢板成材率为88％左右，不产生粉尘。与电渣重溶法相比，提高成材率约3％左右，吨钢降低用电1480kWh左右、减少用水3m³左右。与普通钢锭法相比，提高成材率约18％左右，且接合界面处结合致密，连铸坯原始中心偏析位置调整到整个组合坯料的1/4 厚度处，轧制时变形更容易消除铸坯原始缺陷，探伤性能优异。

说明书附图

图1为临氢铬钼钢板坯真空电子束焊缝照片；

图2为临氢铬钼钢板坯真空电子束焊缝处熔深；

图3为临氢铬钼钢板心部金相组织（500倍）。

实施具体方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明，以便本领域技术人员可以更好的了解本发明，但并不因此限制本发明。

实施例1

利用200mm厚普通连铸坯，生产100mm12Cr2Mo1R大厚度临氢铬钼钢板。

12Cr2Mo1R的熔炼成分（重量百分比计）：C=0.11%、Si=0.084%、Mn=0.41%、P=0.008%、S=0.002%、Cr=2.31%、Mo=0.96%、As=0.006%、Sn=0.0043%、Sb=0.0008%，气体含量O=0.0020%，N=0.0035%，H=0.0001%，Ceq=0.83%、Pcm=0.31%，其余为Fe和不可避免的杂质。

1）采用双渣脱磷工艺冶炼12Cr2Mo1R，连铸坯切割后立即吊如缓冷坑缓冷处理，选取2支200mm厚连铸板坯作为原料；将两块原料以55℃/h升温速度，升温至880℃，保温10小时，随后吊至铸坯缓冷坑冷却却至室温。

2）将两块原料铣削平整，每块坯料纵向边部修磨60mm宽度区域，用高效清洁剂彻底去除已铣削钢坯表面铁锈、油污等杂质，待干燥后组坯对正，旋转90°竖直放置，测量其结合面间隙0.2mm，两块坯料长度差0.5mm，对角线长度1.5mm，接台0.1mm。

3）采用手工电弧焊接，使用A302（即Cr23Ni13）低氢焊条，焊条经过250℃烘焙1.5h干燥处理，在坯料长度方向和宽度方向每间隔1m左右焊接1段200mm焊缝，均匀布置，每段焊缝采用2层5道焊接，焊道温度90℃，焊接过程中焊条未摆动，焊后打磨焊缝露出金属光泽。

4）真空电子束焊接：抽真空，真空度要求高于1×10^-1Pa；采用电子束散焦吹扫，进一步去除焊缝附近水分及油污等杂质；多遍扫描，分段预热，以180mm为一个区间，扫描电流30mA，电压60KV，扫描宽度10mm，扫描速度8mm/s，每个区间扫描预热后即进行该区间的焊接，焊接加速电压60KV，焊接电流300mA，焊接速度F=7mm/s，扫描宽度B=2mm，热输入量26kJ/cm，熔深30mm；依次再进行下一个区间的扫描、焊接，直至焊接完成。

5）焊接好的复合坯料立即装车底式炉加热，以60℃/h升温速度升至920℃，保温1小时，78℃/h升温速度升至1250℃，保温5小时。

6）轧制工艺，采取高温、低速大压下的轧制制度，道次压下率≥8%，中间坯厚度200mm厚。

7）轧后，钢板表面温度650℃进入钢板缓冷坑，缓冷至表面温度200℃出缓冷坑。

8）正火温度900℃，保温系数1.5min/mm，出炉后加速冷却，冷却速度5℃/S，回火温度720℃，保温系数1.5min/mm。

上述用电消耗为20kWh/t，用水消耗为3m³/t，生产的钢板成材率为88％。

经检验，利用200mm厚普通连铸坯，采用双坯复合工艺，生产100mm12Cr2Mo1R大厚度临氢12Cr2Mo1R钢板，符合JB/T4730.3-2005标准Ⅰ级探伤要求，综合性能良好，符合国家标准及附加供货技术要求，满足临氢设备用钢的技术条件，具体参数见表1。

实施例2

利用300mm厚普通连铸坯，生产200mm12Cr2Mo1R大厚度临氢12Cr2Mo1R钢板。

12Cr2Mo1R的熔炼成分（重量百分比计）：C=0.11%、Si=0.10%、Mn=0.55%、P=0.010%、S=0.0019%、Cr=2.26%、Mo=0.97%、As=0.008%、Sn=0.0046%、Sb=0.0006%，气体含量O=0.0019%，N=0.0033%，H=0.0001%， Ceq=0.85%、Pcm=0.32%，其余为Fe和不可避免的杂质。

1）采用双渣脱磷工艺冶炼12Cr2Mo1R，连铸坯切割后立即吊入缓冷坑缓冷处理，选取2支300mm厚连铸板坯作为原料。

2）将两块原料以58℃/h升温速度，升温至880℃，保温10.5小时，随后吊至铸坯缓冷坑冷却却至室温。

3）将两块原料铣削平整，每块坯料纵向边部修磨60mm宽度区域，用高效清洁剂彻底去除已铣削钢坯表面铁锈、油污等杂质，待干燥后组坯对正，旋转90°竖直放置，测量其结合面间隙0.4mm，两块坯料长度差1mm，对角线长度2mm，接台0.1mm。

4）采用手工电弧焊接，使用A402（即Cr26Ni21）低氢焊条，焊条经过250℃烘焙1.5h干燥处理，在坯料长度方向和宽度方向每间隔1m左右焊接1段200mm焊缝，均匀布置，每段焊缝采用2层5道焊接，焊道温度90℃，焊接过程中焊条未摆动，焊后打磨焊缝露出金属光泽。

5）真空电子束焊接：抽真空，真空度要求高于1×10^-1Pa；采用电子束散焦吹扫，进一步去除焊缝附近水分及油污等杂质；多遍扫描，分段预热，以150mm为一个区间，扫描电流30mA，电压60KV，扫描宽度10mm，扫描速度7mm/s，每个区间扫描预热后即进行该区间的焊接，焊接加速电压60KV，焊接电流350mA，焊接速度F=7mm/s，扫描宽度B=2mm，热输入量30kJ/cm，熔深35mm；依次再进行下一个区间的扫描、焊接，直至焊接完成。

6）焊接好的复合坯料立即装车底式炉加热，以60℃/h升温速度升至920℃，保温1小时，80℃/h升温速度升至1270℃，保温6小时。

7）常规轧制，采取高温、低速大压下的轧制制度，道次压下率≥8%，中间坯厚度300mm厚。

8）轧后，钢板表面温度680℃进入钢板缓冷坑，缓冷至表面温度260℃出缓冷坑。

9）正火温度900℃，保温系数2.2min/mm，出炉后加速冷却，冷却速度8℃/S，回火温度720℃，保温系数2.2min/mm。

上述用电消耗为20kWh/t，用水消耗为3m³/t，生产的钢板成材率为88.6％。

经检验，利用300mm厚普通连铸坯，采用双坯复合工艺，生产200mm12Cr2Mo1R大厚度临氢12Cr2Mo1R钢板，符合JB/T4730.3-2005标准Ⅰ级探伤要求，综合性能良好（见表2），符合国家标准及附加供货技术要求，满足临氢设备用钢的技术条件。

Claims

1.一种大厚度临氢12Cr2Mo1R钢板，其特征在于：由以下按重量百分比计的组分组成：C：0.08-0.15%、Si≤0.10%、Mn：0.30-0.60%、P≤0.010%、S≤0.010%、Cr：2.0-2.50%、Mo：0.90-1.10%、Sb≤0.003%、Sn≤0.010%、As≤0.010%、O≤0.002%、N≤0.004%、H≤0.0002%，其余为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种大厚度临氢12Cr2Mo1R钢板的制作方法，包括如下步骤：板坯制作和钢板制作。

3.根据权利要求2所述的一种大厚度临氢12Cr2Mo1R钢板的制作方法，其特征在于：所述板坯制作包括如下步骤：

4.根据权利要求2所述的一种大厚度临氢12Cr2Mo1R钢板的制作方法，其特征在于：所述钢板制作包括如下步骤：

5.根据权利要求1所述的一种大厚度临氢12Cr2Mo1R钢板，其特征在于：所述钢板的碳当量Ceq≥0.50%，焊接裂纹敏感性指数Pcm≥0.25%。

6.根据权利要求3所述的一种大厚度临氢12Cr2Mo1R钢板的制作方法，其特征在于：所述板坯厚度≥400mm。

7.根据权利要求4所述的一种大厚度临氢12Cr2Mo1R钢板的制作方法，其特征在于：所述钢板厚度80-200mm。

8.根据权利要求4所述的一种大厚度临氢12Cr2Mo1R钢板的制作方法，其特征在于：所述步骤（4）热处理工艺中加速冷却的冷却速度≥5℃/m。