CN108624813A - 具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板及其生产方法，钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.16～0.20%，Si：0.35～0.55%，Mn：1.20～1.70%，P≤0.010%，S≤0.002%，Al：0.20～0.50%，Nb：0.010～0.30%，V：0.10～0.30%，Ni：0.20～0.40%，Ca：0.0015～0.0030%，Cr≤0.30%，Mo≤0.08%，余量为Fe和不可避免的杂质；生产方法包括冶炼、连铸、加热、轧制、正火、回火工序。本发明通过对钢板化学成分调整，结合冶炼、加热、轧制、热处理等工艺技术，生产的钢板力学性能优良，耐腐蚀性能显著提高。

Description

具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板及其生产方法。
背景技术
容器板是目前我国用途最广、用量最大的压力容器专用钢板，广泛应用于石油、化工等设备制造之中，因大多数石油、化工等设备在制造过程中需要长时间的焊后热处理加工，所以对容器板在长时模焊态下的各项性能要求越来越苛刻。模拟焊后热处理是人们在工程实践中发现的，金属材料经历较长时间的焊后热处理，力学性能（主要是拉伸强度）有一定程度的降低。为确保材料经较长时间的热处理后仍能保证其力学性能满足设计要求，人们事先模拟设备在制造过程中经过的所有的焊后热处理时间的总和，对材料的试样进行热处理，并对试样进行机械性能试验，要求材料性能仍能满足设计要求。对材料事先提出模拟焊后热处理的要求，并作为材料订货要求的做法（实际上是客户对钢厂的要求）。实际生产过程中大部分抗硫化氢腐蚀用容器钢板模拟焊后热处理保温时间在4～16h，随着容器设备生产能力的增加，对抗硫化氢腐蚀用容器钢板模拟焊后热处理保温时间也在增加，同时还要保证钢板模拟焊后性能满足使用要求。在此背景下，舞阳钢铁公司通过调整C、Mn、Nb、Ni等成分，通过提高Nb、Ni含量，降低P、S含量，采用合适的冶炼、轧制、热处理等技术，开发出了一种耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板，最大保温时间达到21h。生产的钢板可广泛用于在硫化氢腐蚀性环境下作业的循环氢脱硫塔、化工储罐等设备的关键部位。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板；本发明还提供了一种具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.16～0.20%，Si：0.35～0.55%，Mn：1.20～1.70%，P≤0.010%，S≤0.002%，Al：0.20～0.50%，Nb：0.010～0.30%，V：0.10～0.30%，Ni：0.20～0.40%，Ca：0.0015～0.0030%，Cr≤0.30%，Mo≤0.08%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述钢板厚度为40～100mm。
本发明所述钢板模焊态性能，钢板厚度H=40～60mm，屈服强度≥315MPa、抗拉强度490～620MPa，延伸率A≥21%，-30℃横向冲击功≥41J，模焊态硬度≤200HB；钢板厚度60＜H≤100mm，屈服强度≥305MPa，抗拉强度490～620MPa，延伸率A≥20%，-30℃横向冲击功≥41J，模焊态硬度≤200HB；所述钢板模焊工艺：最大模拟焊后保温温度为：620±20℃，保温21h；最小模拟焊后保温温度为：620±20℃，保温12h；装出炉温度≥400℃，升降温速率≤130℃/h。
本发明还提供了一种具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的生产方法，所述生产方法包括冶炼、连铸、加热、轧制、正火、回火工序；所述连铸工序，连铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.16～0.20%，Si：0.35～0.55%，Mn：1.20～1.70%，P≤0.010%，S≤0.002%，Al：0.20～0.50%，Nb：0.010～0.30%，V：0.10～0.30%，Ni：0.20～0.40%，Ca：0.0015～0.0030%，Cr≤0.30%，Mo≤0.08%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述冶炼工序，钢水先经电炉或转炉冶炼，然后送入LF炉精炼，最后转入VD炉真空脱气处理；真空脱气处理真空度≤66Pa，真空保持时间为15～20min。
本发明所述连铸工序，冶炼后的钢水进行浇铸，得到连铸坯，铸坯厚度为200～330mm。
本发明所述加热工序，加热段温度≤1280℃，均热段温度1240～1260℃，加热时应防止火焰烧到钢坯表面，保温时间为9～10min/cm。
本发明所述轧制工序，采用双机架Ⅱ型控轧工艺，第一阶段为粗轧阶段，开轧温度为1050～1150℃，道次压下率≥10%，累计压下率为30～50%，前四个道次进行除磷，每个除磷道次除磷水压力≥20MPa；第二阶段为精轧阶段，开轧温度为900～950℃，累计压下率为50～70%，终轧温度为780～880℃，轧后水冷，返红温度为700～750℃，精轧阶段前三个道次进行除磷，每个除磷道次除磷水压力≥20MPa。
本发明所述正火工序，正火温度为860～910℃，保温时间：PLC+20～30min，正火后返红温度为100～200℃。
本发明所述回火工序，回火温度为670～720℃，保温时间：3.5～4.0min/mm（即按钢板厚度的毫米数，每毫米加热3.5～4.0min计算）。
本发明所述钢板模焊工艺：最大模拟焊后保温温度为：620±20℃，保温21h；最小模拟焊后保温温度为：620±20℃，保温12h；装出炉温度≥400℃，升降温速率≤130℃/h。
本发明具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板标准参考GB/T713-2014锅炉和压力容器用钢板；钢板性能检测方法参考NB/T 47013.1-2015Ⅰ级要求。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明通过调整C、Mn、Nb、Ni等成分，通过提高Nb、Ni含量，降低P、S含量，采用合适的冶炼、加热、轧制、热处理等工艺技术，获得了均匀细小的组织结构和优良的力学性能，同时钢板的耐长时模焊性能也得到显著提高。2、本发明方法所得钢板模焊态性能：钢板厚度H=40～60mm，屈服强度（Rel）≥315MPa，抗拉强度（Rm）490～620MPa、延伸率A≥21%，-30℃横向冲击功≥41J，模焊态硬度≤200HB；钢板厚度60＜H≤100mm，屈服强度（Rel）≥305MPa，抗拉强度（Rm）490～620MPa，延伸率A≥20%，-30℃横向冲击功≥41J，模焊态硬度≤200HB。3.本发明方法生产的钢板可广泛用于在硫化氢腐蚀性环境下作业的循环氢脱硫塔、化工储罐等设备的关键部位。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的厚度为42mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的生产方法包括冶炼、连铸、加热、轧制、正火、回火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：钢水先经电炉冶炼，然后送入LF炉精炼，最后转入VD炉真空脱气处理；真空脱气处理真空度65Pa，真空保持时间为16min；
（2）连铸工序：冶炼后的钢水进行浇铸，得到连铸坯，铸坯厚度为200mm，连铸坯化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（3）加热工序：加热段温度1280℃，均热段温度1250℃，加热时应防止火焰烧到钢坯表面，保温时间为9.4min/cm；
（4）轧制工序：采用双机架Ⅱ型控轧工艺，第一阶段为粗轧阶段，开轧温度为1060℃，道次压下率10%，累计压下率为31%，前四个道次进行除磷，每个除磷道次除磷水压力分别为22.4MPa、22.3MPa、22.8MPa、23MPa；第二阶段为精轧阶段，开轧温度为900℃，累计压下率为69%，终轧温度为790℃，轧后水冷，返红温度为700℃，精轧阶段前三个道次进行除磷，每个除磷道次除磷水压力分别为22.6MPa、20.3MPa、20.1MPa；
（5）正火工序：正火温度为880℃，保温时间：PLC+20min，正火后返红温度为120℃；
（6）回火工序：回火温度为680℃，保温时间：3.8min/mm。
本实施例模焊处理后，具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的力学性能见表2。
实施例2
本实施例具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的厚度为56mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的生产方法包括冶炼、连铸、加热、轧制、正火、回火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：钢水先经转炉冶炼，然后送入LF炉精炼，最后转入VD炉真空脱气处理；真空脱气处理真空度65.1Pa，真空保持时间为18min；
（2）连铸工序：冶炼后的钢水进行浇铸，得到连铸坯，铸坯厚度为200mm，连铸坯化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（3）加热工序：加热段温度1270℃，均热段温度1250℃，加热时应防止火焰烧到钢坯表面，保温时间为9.8min/cm；
（4）轧制工序：采用双机架Ⅱ型控轧工艺，第一阶段为粗轧阶段，开轧温度为1100℃，道次压下率11%，累计压下率为38%，前四个道次进行除磷，每个除磷道次除磷水压力分别为22MPa、22.3MPa、22.5MPa、23MPa；第二阶段为精轧阶段，开轧温度为910℃，累计压下率为62%，终轧温度为800℃，轧后水冷，返红温度为715℃，精轧阶段前三个道次进行除磷，每个除磷道次除磷水压力分别为20.1MPa、20.6MPa、20MPa；
（5）正火工序：正火温度为885℃，保温时间：PLC+25min，正火后返红温度为160℃；
（6）回火工序：回火温度为670℃，保温时间：3.5min/mm。
本实施例模焊处理后，具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的力学性能见表2。
实施例3
本实施例具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的厚度为80mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的生产方法包括冶炼、连铸、加热、轧制、正火、回火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：钢水先经电炉冶炼，然后送入LF炉精炼，最后转入VD炉真空脱气处理；真空脱气处理真空度65.8Pa，真空保持时间为20min；
（2）连铸工序：冶炼后的钢水进行浇铸，得到连铸坯，铸坯厚度为249mm，连铸坯化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（3）加热工序：加热段温度1270℃，均热段温度1255℃，加热时应防止火焰烧到钢坯表面，保温时间为9.9min/cm；
（4）轧制工序：采用双机架Ⅱ型控轧工艺，第一阶段为粗轧阶段，开轧温度为1130℃，道次压下率13%，累计压下率为49%，前四个道次进行除磷，每个除磷道次除磷水压力分别为21.8MPa、20.1MPa、21.7MPa、22MPa；第二阶段为精轧阶段，开轧温度为920℃，累计压下率为51%，终轧温度为810℃，轧后水冷，返红温度为730℃，精轧阶段前三个道次进行除磷，每个除磷道次除磷水压力分别为22.5MPa、21.8MPa、21.4MPa；
（5）正火工序：正火温度为890℃，保温时间：PLC+20min，正火后返红温度为180℃；
（6）回火工序：回火温度为670℃，保温时间：4.0min/mm。
本实施例模焊处理后，具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的力学性能见表2。
实施例4
本实施例具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的厚度为75mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的生产方法包括冶炼、连铸、加热、轧制、正火、回火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼：钢水先经转炉冶炼，然后送入LF炉精炼，最后转入VD炉真空脱气处理；真空脱气处理真空度66MPa，真空保持时间为15min；
（2）连铸工序：冶炼后的钢水进行浇铸，得到连铸坯，铸坯厚度为249mm，连铸坯化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（3）加热工序：加热段温度1265℃，均热段温度1245℃，加热时应防止火焰烧到钢坯表面，保温时间为10min/cm；
（4）轧制工序：采用双机架Ⅱ型控轧工艺，第一阶段为粗轧阶段，开轧温度为1050℃，道次压下率12%，累计压下率为40%，前四个道次进行除磷，每个除磷道次除磷水压力分别为22.3MPa、21.0MPa、22.7MPa、23MPa；第二阶段为精轧阶段，开轧温度为900℃，累计压下率为60%，终轧温度为830℃，轧后水冷，返红温度为700℃，精轧阶段前三个道次进行除磷，每个除磷道次除磷水压力分别为21.3MPa、22.0MPa、22.7MPa；
（5）正火工序：正火温度为880℃，保温时间：PLC+20min，正火后返红温度为110℃；
（6）回火工序：回火温度为680℃，保温时间：3.6min/mm；
本实施例模焊处理后，具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的力学性能见表2。
实施例5
本实施例具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的厚度为50mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的生产方法包括炼、连铸、加热、轧制、正火、回火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼：钢水先经电炉冶炼，然后送入LF炉精炼，最后转入VD炉真空脱气处理，真空度65Pa，真空保持时间为18min；
（2）连铸工序：冶炼后的钢水进行浇铸，得到连铸坯，铸坯厚度为200mm，连铸坯化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（3）加热工序：加热段温度1260℃，均热段温度1250℃，加热时应防止火焰烧到钢坯表面，保温时间为9.6min/cm；
（4）轧制工序：采用双机架Ⅱ型控轧工艺，第一阶段为粗轧阶段，开轧温度为1090℃，道次压下率14%，累计压下率为50%，前四个道次进行除磷，每个除磷道次除磷水压力分别为20.3MPa、21.1MPa、20.5MPa、22.8MPa；第二阶段为精轧阶段，开轧温度为910℃，累计压下率为50%，终轧温度为850℃，轧后水冷，返红温度为715℃，精轧阶段前三个道次进行除磷，每个除磷道次除磷水压力分别为22.3MPa、22.0MPa、22.8MPa；
（5）正火工序：正火温度为900℃，保温时间：PLC+25min，正火后返红温度为150℃；
（6）回火工序：回火温度为670℃，保温时间：3.8min/mm。
本实施例模焊处理后，具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的力学性能见表2。
实施例6
本实施例具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的厚度为60mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的生产方法包括炼、连铸、加热、轧制、正火、回火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼：钢水先经转炉冶炼，然后送入LF炉精炼，最后转入VD炉真空脱气处理，真空度60Pa，真空保持时间为15min；
（2）连铸工序：冶炼后的钢水进行浇铸，得到连铸坯，铸坯厚度为300mm，连铸坯化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（3）加热工序：加热段温度1270℃，均热段温度1240℃，加热时应防止火焰烧到钢坯表面，保温时间为9.0min/cm；
（4）轧制工序：采用双机架Ⅱ型控轧工艺，第一阶段为粗轧阶段，开轧温度为1150℃，道次压下率11%，累计压下率为30%，前四个道次进行除磷，每个除磷道次除磷水压力分别为20.0MPa、20.1MPa、20.5MPa、22.8MPa；第二阶段为精轧阶段，开轧温度为900℃，累计压下率为70%，终轧温度为780℃，轧后水冷，返红温度为750℃，精轧阶段前三个道次进行除磷，每个除磷道次除磷水压力分别为21.3MPa、22.5MPa、22.1MPa；
（5）正火工序：正火温度为860℃，保温时间：PLC+20min，正火后返红温度为200℃；
（6）回火工序：回火温度为720℃，保温时间：3.5min/mm。
本实施例模焊处理后，具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的力学性能见表2。
实施例7
本实施例具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的厚度为100mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的生产方法包括炼、连铸、加热、轧制、正火、回火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼：钢水先经电炉冶炼，然后送入LF炉精炼，最后转入VD炉真空脱气处理，真空度60Pa，真空保持时间为20min；
（2）连铸工序：冶炼后的钢水进行浇铸，得到连铸坯，铸坯厚度为330mm，连铸坯化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（3）加热工序：加热段温度1280℃，均热段温度1260℃，加热时应防止火焰烧到钢坯表面，保温时间为9.5min/cm；
（4）轧制工序：采用双机架Ⅱ型控轧工艺，第一阶段为粗轧阶段，开轧温度为1100℃，道次压下率17%，累计压下率为40%，前四个道次进行除磷，每个除磷道次除磷水压力分别为20.5MPa、21.6MPa、20.9MPa、22.3MPa；第二阶段为精轧阶段，开轧温度为930℃，累计压下率为55%，终轧温度为880℃，轧后水冷，返红温度为735℃，精轧阶段前三个道次进行除磷，每个除磷道次除磷水压力分别为21.3MPa、23.0MPa、22.8MPa；
（5）正火工序：正火温度为910℃，保温时间：PLC+30min，正火后返红温度为100℃；
（6）回火工序：回火温度为720℃，保温时间：4.0min/mm。
本实施例模焊处理后，具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的力学性能见表2。
表1 实施例1-7连铸坯及钢板化学成分组成及质量百分含量（%）
表1中成分余量为Fe和不可避免的杂质。
表2 实施例1-7具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板力学性能
由表2数据可知，本发明方法生产的具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板力学性能优良，钢板满足NB/T 47013.1-2015Ⅰ级要求，可广泛用于在硫化氢腐蚀循环氢脱硫塔、化工储罐等设备的关键部位。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板，其特征在于，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.16～0.20%，Si：0.35～0.55%，Mn：1.20～1.70%，P≤0.010%，S≤0.002%，Al：0.20～0.50%，Nb：0.010～0.30%，V：0.10～0.30%，Ni：0.20～0.40%，Ca：0.0015～0.0030%，Cr≤0.30%，Mo≤0.08%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板，其特征在于，所述钢板厚度为40～100mm。
3.根据权利要求1所述的一种具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板，其特征在于，所述钢板模焊态性能，钢板厚度H=40～60mm，屈服强度≥315MPa、抗拉强度490～620MPa，延伸率A≥21%，-30℃横向冲击功≥41J，模焊态硬度≤200HB；钢板厚度60＜H≤100mm，屈服强度≥305MPa，抗拉强度490～620MPa，延伸率A≥20%，-30℃横向冲击功≥41J，模焊态硬度≤200HB；所述钢板模焊工艺：最大模拟焊后保温温度为：620±20℃，保温21h；最小模拟焊后保温温度为：620±20℃，保温12h；装出炉温度≥400℃，升降温速率≤130℃/h。
4.基于权利要求1-3任意一项所述的一种具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括冶炼、连铸、加热、轧制、正火、回火工序；所述连铸工序，连铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.16～0.20%，Si：0.35～0.55%，Mn：1.20～1.70%，P≤0.010%，S≤0.002%，Al：0.20～0.50%，Nb：0.010～0.30%，V：0.10～0.30%，Ni：0.20～0.40%，Ca：0.0015～0.0030%，Cr≤0.30%，Mo≤0.08%，余量为Fe和不可避免的杂质。
5.根据权利要求4所述的一种具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的生产方法，其特征在于，所述冶炼工序，钢水先经电炉或转炉冶炼，然后送入LF炉精炼，最后转入VD炉真空脱气处理；真空脱气处理真空度≤66Pa，真空保持时间为15～20min。
6.根据权利要求4所述的一种具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的生产方法，其特征在于，所述连铸工序，冶炼后的钢水进行浇铸，得到连铸坯，铸坯厚度为200～330mm。
7.根据权利要求4-6任意一项所述的一种具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的生产方法，其特征在于，所述加热工序，加热段温度≤1280℃，均热段温度1240～1260℃，保温时间为9～10min/cm。
8.根据权利要求4-6任意一项所述的一种具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，采用双机架Ⅱ型控轧工艺，第一阶段为粗轧阶段，开轧温度为1050～1150℃，道次压下率≥10%，累计压下率为30～50%，前四个道次进行除磷，每个除磷道次除磷水压力≥20MPa；第二阶段为精轧阶段，开轧温度为900～950℃，累计压下率为50～70%，终轧温度为780～880℃，轧后水冷，返红温度为700～750℃，精轧阶段前三个道次进行除磷，每个除磷道次除磷水压力≥20MPa。
9.根据权利要求4-6任意一项所述的一种具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的生产方法，其特征在于，所述正火工序，正火温度为860～910℃，保温时间：PLC+20～30min，正火后返红温度为100～200℃。
10.根据权利要求4-6任意一项所述的一种具有耐长时模焊的抗硫化氢腐蚀用容器钢板的生产方法，其特征在于，所述回火工序，回火温度为670～720℃，保温时间：3.5～4.0min/mm。
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