CN106544483A - 一种提高C‑Mn钢板抗SSCC性能的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种提高C‑Mn钢板抗SSCC性能的热处理方法，属于高强钢生产技术领域。通过一次热处理：加热温度Ac3+30～50℃；保温时间2～3T min/mm，空冷及二次热处理：加热温度600～700℃；保温时间2～3T min/mm，之后缓冷，冷却速度100～200℃/h完成；适用于连铸板坯生产的中碳成分容器钢。优点在于：工艺控制稳定，有效保证产品合格率；易于实现、推广。

Description

一种提高C-Mn钢板抗SSCC性能的热处理方法
技术领域
本发明属于高强钢生产技术领域。特别涉及一种提高C-Mn钢板抗SSCC性能的热处理方法。尤其涉及一种提高510MPa级C-Mn钢板抗SSCC性能的热处理方法。
背景技术
硫化氢应力腐蚀开裂(SSCC)是一种应力与腐蚀介质共同作用产生的材料破坏形式，因其在低于材料的屈服强度以下即可发生，其一旦发生，对承压容器结构安全造成极大危害。随着世界原油质量呈现含S化的趋势，用于石油石化行业的承压容器钢板必须要有足够的抗应力腐蚀开裂能力。
提高抗应力腐蚀开裂能力的方法可以是引入压应力，如专利申请号为200910025630的一种抗应力腐蚀开裂的超声冲击处理工艺，此种方法仅适用于构件而不适用于需要后续进行加工的钢板原材料。
目前开发的抗硫化氢应力腐蚀开裂钢板主要集中于管线钢领域，如申请号201410234664.4一种耐应力腐蚀开裂的输送天然气的管线钢，其采用低C(C含量＜1.0％)，适当添加Mo、Cr、Cu、Ni等的合金成分体系，较低的C含量有利于避免对抗硫化氢腐蚀敏感的带状组织的产生，同时有利于连铸坯中心质量的控制，保证材料的抗硫化氢腐蚀性能。专利申请号为200610016498.6抗硫化氢应力腐蚀的石油钢管及其制造方法；申请号为20081023814.1的一种抗硫化氢腐蚀用中低强度油套管及其制造方法，申请号为201210223965.8的抗硫化氢应力腐蚀开裂的油套管及其制造方法，其采用高C(C含量大于0.20％)，适当添加Mo、Cr、Cu、Ni等的合金成分体系，通过正火或调质工艺进行生产，获得高强度等级的钢管。
但对于屈服强度在345MPa，抗拉强度达到510MPa级的承压容器钢板，采用中碳和合金成分体系是本领域常用而且经济的生产方法，其C含量一般为1.2～0.2wt％，C含量的增加将会带来较为严重的带状组织，同时在此范围内由于包晶反应的存在，使用连铸坯生产时还会有较为严重的中心偏析，这对于材料的抗应力腐蚀开裂性能极为不利，即使通过严格控制夹杂物数量、P、S有害元素数量的方法，在实际生产过程中依然存在着合格率不高的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高C-Mn钢板抗SSCC性能的热处理方法。解决了连铸坏生产钢板的抗硫化氢应力腐蚀开裂能力差，批量生产时的产品合格率低的问题。
本发明适用于连铸板坯生产的中碳成分容器钢，所述容器钢为C-Mn合金钢，其化学成分质量百分比为：C：1.2～0.20％、Mn：1.2～1.7％、Si≤0.55％、P≤0.015％、S≤0.010％、其余为Fe和不可避免杂质。
一种提高C-Mn钢板抗SSCC性能的热处理方法，其具体步骤及参数如下：
1、一次热处理：加热温度Ac3+30～50℃；到温后保温时间2～3T min/mm，T为钢板厚度；空冷。
2、二次热处理：加热温度600～700℃；到温后保温时间2～3T min/mm，T为钢板厚度；出炉后缓冷，冷却速度100～200℃/h。
一次热处理通过对材料重新奥氏体化，获得均匀细小的晶粒，保证钢板稳定的力学性能。二次热处理通过对材料在较高温度进行一定时间的保温，降低钢板空位等缺陷的浓度，减少应力腐蚀开裂源区形成，消除残余应力，增加材料韧性，提高材料抗裂纹扩展能力，从而提高材料的抗应力腐蚀开裂性能。
本发明的优点在于：通过对钢板进行优化工艺的二次热处理，降低空位缺陷浓度，减少应力腐蚀开裂源区形成，消除可能存在的残余应力、改善组织均匀性，增加材料塑性，在即使存在一定量的夹杂物成为裂纹起源位置，也可以有效的抑制裂纹扩展，从而提高钢板的抗硫化氢应力腐蚀开裂能力，保证钢板批量生产时的产品合格率。
具体实施方式
实施例1：
选用钢板成份如表1，钢板由连铸板坯生产；
表1试验材料成分wt，％
对钢板1和钢板2进行不同工艺的热处理，具体的热处理工艺及性能见表2，可见通过对试样进行本专利所述的热处理后，其强度性能没有明显下降。
表2钢板状态、热处理参数及性能
根据NACE TM 0177《H2S环境中特殊形式的环境开裂材料的试验方法》中的试验方法，采用方法A-NACE标准拉伸试验，拉伸应力247MPa，约为屈服强度的70％，取钢板心部位置进行试样加工，每组实验3个平行试样。结果如表3，试样1-2、2-2采用了本专利的热处理方法，与普通的正火热处理相比，断裂时间增加，通过了应力腐蚀试验，可见本专利所述的热处理方法可以提高材料的抗应力腐蚀开裂性能。
表3抗氢致开裂检验结果
以上实施例具体的生产流程为转炉炼钢—LF精炼—真空处理—板坯连铸—加热—轧制。

Claims (2)

1.一种提高C-Mn钢板抗SSCC性能的热处理方法，其特征在于，具体步骤及参数如下：
1)一次热处理：加热温度Ac3+30～50℃；到温后保温时间2～3T min/mm，T为钢板厚度；空冷；
2)二次热处理：加热温度600～700℃；到温后保温时间2～3T min/mm，T为钢板厚度；出炉后缓冷，冷却速度100～200℃/h。
2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，本方法适用于连铸板坯生产的中碳成分容器钢，所述容器钢为C-Mn合金钢，其化学成分质量百分比为：C：1.2～0.20％、Mn：1.2～1.7％、Si≤0.55％、P≤0.015％、S≤0.010％、其余为Fe和不可避免杂质。
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