CN114875304A - 一种sa537mcl2压力容器用调质高强度钢板及其生产方法 - Google Patents

一种sa537mcl2压力容器用调质高强度钢板及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于合金冶炼技术领域，具体涉及一种SA537MCL2压力容器用调质高强度钢板及其生产方法，包括：C 0.105‑0.130％，Mn 1.25‑1.34％，Si 0.20‑0.30％，S≤0.005％，P≤0.010％，Nb 0.01‑0.02％，V 0.020‑0.025％，Ti≤0.005％，Ni 0.40‑0.50％，Mo 0.05‑0.07％，Alt 0.025‑0.040％，Cu0.15‑0.20％，其余为Fe和不可避免的杂质；且具有贝氏体组织和少量铁素体组织。本发明调质高强度钢板兼具很好的焊后性能、冲击性能和低温性能，满足客户技术要求，满足大型LPG储罐用钢服役条件苛刻要求。

Description

一种SA537MCL2压力容器用调质高强度钢板及其生产方法
技术领域
本发明属于合金冶炼技术领域，具体涉及一种SA537MCL2压力容器用调质高强度钢板及其生产方法。
背景技术
根据国家绿色、环保、清洁能源的要求，石油化工、煤化工、LPG储罐行业得到迅速发展。SA537MCl2钢板属于调质压力容器钢板，主要用于制造油气储罐、球罐、核能反应堆压力壳，反应换热器、锅炉汽包等设备及构件。能源运输用压力容器钢、石油和液化低温容器设备的发展趋势逐步转向大型化和高压化，这必然对压力容器钢力学性能提出了更加复杂的技术要求，如：钢板低温韧性，心部冲击韧性，屈强比，低碳当量等。SA537M CL2钢板市场需求大，开发高性能SA537M CL2钢板意义重大。
CN107475620B公开了一种低温压力容器用调质型A537CL2钢板及生产方法，该专利采用添加铌和钒的成分设计，生产55-250mm厚度钢板，且得到-45℃冲击值大于100J。但该案的成分设计随着厚度增加，采用的是Cr+Ni以及Nb、V微合金组合设计理念，力学性能中-45℃冲击功值很高，但并未涉及-68℃超低温情况、模拟焊后性能、钢板心部冲击韧性，难以满足大型球罐建设的需求。
CN111270159A公开了一种超低温高强度A537CL2容器钢板及其生产方法，采用Nb、V、Ni微合金成分设计，得到厚度37mm钢板-80℃冲击值大于125J，但是未涉及模拟焊后性能、钢板心部冲击韧性、NDTT值，难以满足大型球罐建设的需求。
CN111270162A公开了一种中等厚度低温高心部冲击A537CL2容器钢板及其生产方法，采用Nb、V、Ni微合金成分设计，得到最厚度40mm钢板心部-50℃冲击值大于130J，无塑性落锤试验NDTT≤-40℃，但是未涉及模拟焊后性能、-68℃冲击韧性、厚度范围有限，难以满足大型球罐建设的需求。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的现有SA537MCl2钢板的焊后性能、冲击性能和低温性能难以满足大型球罐建设的需求，厚度范围有限的缺陷，提供一种SA537MCL2压力容器用调质高强度钢板及其生产方法，该调质高强度钢板兼具很好的焊后性能、冲击性能和低温性能，能满足客户的技术要求，满足大型LPG储罐用钢服役条件苛刻要求，厚度范围宽，适用性广。
为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种SA537MCL2压力容器用调质高强度钢板，包括以下质量百分比的化学成分：C 0.105-0.130％，Mn 1.25-1.34％，Si 0.20-0.30％，S≤0.005％，P≤0.010％，Nb 0.01-0.02％，V 0.020-0.025％，Ti≤0.005％，Ni0.40-0.50％，Mo 0.05-0.07％，Alt为0.025-0.040％，Cu：0.15-0.20％，其余为Fe和不可避免的杂质；且所述调质高强度钢板具有贝氏体组织和铁素体组织，所述铁素体组织的含量在2.5％-4％。
优选情况下，所述调质高强度钢板中，所述铁素体组织的含量在3％-4％，余量为贝氏体组织。
优选地，本发明所述调质高强度钢板的厚度为6-60mm。
在本发明的多种实施方式中，所述调质高强度钢板的性能满足：屈服强度Rel≥415MPa，抗拉强度Rm为560-670MPa，伸长率A≥19％；厚度1/4处-68℃横向冲击平均值≥150J，心部-68℃横向冲击平均值大于100J，无塑性落锤试验NDTT≤-60℃。
在本发明的多种实施方式中，所述调质高强度钢板的焊接性能满足：Pcm≤0.21％，Psr≤-1.25％。
第二方面，本发明提供前述第一方面所述的调质高强度钢板的生产方法，包括炼钢、坯料加热、轧制、冷却和热处理。
在一些优选实施方式中，所述坯料加热的过程包括：控制坯料预热段温度为700-900℃，一加热段温度为1100-1200℃，二加热段温度为1200-1250℃，均热段温度为1200-1240℃，在炉时间为(1.20-1.45)×H分钟，H为板坯板厚，单位为mm。
在一些优选实施方式中，所述轧制的过程包括：粗轧开轧温度大于1000℃，采用高温低速大压下轧制，辊速≤2.5m/s，道次压下率大于12％；精轧开轧温度≤950℃，且控制900℃以下累计变形率≥50％；终轧温度为800-840℃。
在一些优选实施方式中，所述冷却采用ACC冷却，控制冷却速度大于10℃/s，控制返红温度为680-720℃。
在一些优选实施方式中，所述热处理包括淬火和回火。
更优选地，所述淬火的过程包括：控制保温温度为900-920℃，在炉时间为(2.5-3.8)×H分钟，H为钢板厚，单位为mm；出炉使用水冷，冷却到室温。
更优选地，所述回火的过程包括：对于厚度≤40mm的钢板，控制保温温度为660-670℃，在炉时间为(1.5H+100)分钟，H为钢板厚，单位为mm，出炉空冷；对于厚度大于40mm的钢板，控制保温温度为645-655℃，在炉时间为(1.5H+100)分钟，H为钢板厚，单位为mm，出炉空冷。
本发明通过特殊的成分设计，具体的，设置适宜量的C、Si、Mn，配合添加适宜量的细化晶粒元素Nb、V；添加微量Mo改善厚钢板淬透性；添加少量Cu，提高钢板耐腐性和模拟焊后性能；Ni改善钢板低温韧性等多种微合金元素复合设计，并控制非金属夹杂物和有害元素H、O、N的含量、As和Sn残余元素；其利于提高钢水纯净度，降低夹杂物含量；增加钢板淬透性，淬火后钢板心部获得更多贝氏体组织，改善钢板心部低温冲击韧性，兼具良好的综合力学性能。
本发明的钢板在美国标准ASTM A537/A537M的基础上，碳当量低，具有良好的综合力学性能和焊接性能，可用于大型低温球罐和储罐建设。且钢水纯净度高，钢板内在组织致密，进行超声波法探伤检查，本发明的钢板满足NB/T47013.3-2015(1号修改单)，T1级合格；且经过580-620℃保温2小时模拟焊后热处理后，在满足标准力学性能要求前提下，还具备满足厚度1/4处-68℃横向冲击平均值≥150J，心部-68℃横向冲击平均值大于100J，无塑性落锤试验NDTT≤-60℃，钢板具有良好的焊接性能和焊后热处理性能，满足大型低温球罐建设用钢需求。
本发明的生产方法，优选在轧制过程中通过对金属加热过程、变形量和温度的合理控制，使热塑性变形与固态相变结合，合理的道次压下量得以渗透到整个大厚度钢板的横截面，以获得细小、均匀的晶粒组织，使钢材具有更优异的综合力学性能。优选的调质热处理可以细化晶粒、均匀组织，更利于钢板优良的强度和韧度组合。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例2的热轧钢板微观组织图。
图2是本发明实施例2淬火态钢板的微观组织图。
图3是本发明实施例2淬火+回火态钢板的微观组织图。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
第一方面，本发明提供了一种SA537MCL2压力容器用调质高强度钢板，包括以下质量百分比的化学成分：C 0.105-0.130％，Mn 1.25-1.34％，Si 0.20-0.30％，S≤0.005％，P≤0.010％，Nb 0.01-0.02％，V 0.020-0.025％，Ti≤0.005％，Ni 0.40-0.50％，Mo 0.05-0.07％，Alt为0.025-0.040％，Cu：0.15-0.20％，其余为Fe和不可避免的杂质；且所述调质高强度钢板具有贝氏体组织和铁素体组织，所述铁素体组织的含量在2.5％-4％。
在上述方案中，本发明通过适宜量的各个合金元素的相互配合，能够对钢板的强度、韧性、焊后性能、冲击性能和低温性能的综合性能起到协同作用，尤其利于改善钢板心部低温冲击韧性，增加钢板淬透性，淬火后钢板心部获得更多贝氏体组织。且本发明的钢板在不预热或预热条件下，均无明显冷裂纹倾向，而传统SA537MCL2压力容器用钢板需要预热至80-100℃才能解决裂纹问题。
其中，部分化学成分及含量在本发明中的作用是：
碳对钢的屈服强度、抗拉强度、焊性能产生显著影响，但含碳量过高又会影响钢的焊接性能及韧性，将碳含量控制范围设定在上述范围，利于钢的强度、焊性能和韧性的综合性能。
锰成本低廉，其适宜量能增加钢的韧性、强度和硬度，提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能。锰量过高，容易在板坯中心产生偏析，对钢板心部韧性不利。
适宜量铌的加入是为了促进钢轧制显微组织的晶粒细化，可同时提高强度和韧性，铌可在控轧过程中通过抑制奥氏体再结晶有效的细化显微组织，并析出强化基体。加热时固溶Nb阻止奥氏体晶粒长大，冷却时高温析出Nb(C、N)。
钢中加适宜量钒，可细化组织晶粒，提高强度和韧性。经过控轧后，V(C,N)析出，可提高钢板强度。V(C,N)低温析出，有利调质钢板获得好的强韧性和消应力热处理后性能。
适宜量镍，能减小低温时的位错在基体金属中运动的总阻力，提高层错能，抑制在低温时大量位错的形成，促进低温时螺位错交滑移，使裂纹扩展消耗功增加故韧性提高，从而降低钢材的韧脆转变温度。但镍是贵重金属，过高的镍将会增加成本，故将其控制在上述范围。
钼，提高钢板淬透性，使厚钢板淬火后获得更多下贝氏体组织，保证钢板回火后获得良好强韧性。同时适宜量钼有利于降低钢板回火脆性。
适宜量的铜，不仅提高回火后钢板和钢板经过模拟焊后热处理后的强度，而且提高钢板耐腐蚀。
磷和硫都是钢中有害元素，增加钢的冷脆和热脆，降低钢板的塑性、韧性、耐腐蚀性、冷弯性，增加裂纹形成的机率。因此，应尽量减少P和S在钢中的含量。
优选情况下，所述调质高强度钢板包括以下质量百分比的化学成分：C 0.11-0.125％，Mn 1.26-1.32％，Si 0.22-0.25％，S≤0.003％，P≤0.010％，Nb 0.013-0.018％，V 0.021-0.025％，Ti≤0.005％，Ni 0.40-0.48％，Mo 0.05-0.07％，Alt为0.035-0.040％，Cu：0.16-0.20％，其余为Fe和不可避免的杂质。
优选情况下，所述调质高强度钢板中，所述铁素体组织的含量在3％-4％，余量为贝氏体组织。
优选地，本发明所述调质高强度钢板的厚度为6-60mm。本发明钢板的厚度范围更宽泛，适应性广。
在本发明的多种实施方式中，所述调质高强度钢板的性能满足：屈服强度Rel≥415MPa，抗拉强度Rm为560-670MPa，伸长率A≥19％；厚度1/4处-68℃横向冲击平均值≥150J，心部-68℃横向冲击平均值大于100J，无塑性落锤试验NDTT≤-60℃。
其中，心部-68℃横向冲击平均值是指厚度1/2处-68℃横向冲击平均值。
本发明所述横向冲击平均值是指横向V型冲击平均值，该平均值是指测试3个试样的均值。
在本发明的多种实施方式中，所述调质高强度钢板的焊接性能满足：Pcm≤0.21％，Psr≤-1.25％。
本发明的钢板具有良好焊接性能和焊后热处理性能，满足大型低温球罐建设用钢需求。
第二方面，本发明提供前述第一方面所述的调质高强度钢板的生产方法，包括炼钢、坯料加热、轧制、冷却和热处理。
本领域技术人员可以根据所需钢板化学组成进行配料、炼钢。在一些优选实施方式中，所述炼钢包括：出钢水1/5-1/3重量时，随钢流加入石灰300kg，用挡渣塞(球)+滑板挡渣出钢，渣层厚度≤50mm；按“铝铁-中硅锰-金属锰”顺序加入，全程Al控制在0.035-0.045％。
在一些实施方式中，所述炼钢还包括：LF炉加入脱氧剂造白渣，通电化渣8-10min；脱氧剂优选包括硅铁、Al粒。
在一些实施方式中，所述炼钢还包括：RH真空过程中，控制真空度≤133Pa，真空时间≥15min，纯脱气时间≥10min，RH真空脱气后，喂无缝钙线100-150m，喂线后软吹氩≥10min。
在一些优选实施方式中，所述坯料加热的过程包括：控制坯料预热段温度为700-900℃，一加热段温度为1100-1200℃，二加热段温度为1200-1250℃，均热段温度为1200-1240℃，在炉时间为(1.20-1.45)×H分钟，H为板坯板厚，单位为mm。该优选方案下，特定的加热过程更利于各个合金元素的扩散、成分均匀，使热塑性变形与固态相变结合，从而获得综合性能更优的钢板。
更优选地，所述二加热段的温度大于所述一加热段的温度，且所述二加热段的温度大于所述均热段的温度。
在一些优选实施方式中，所述轧制的过程包括：粗轧开轧温度大于1000℃，采用高温低速大压下轧制，辊速≤2.5m/s，道次压下率大于12％；精轧开轧温度≤950℃，且控制900℃以下累计变形率≥50％；终轧温度为800-840℃。其中，控制900℃以下累计变形率≥50％，更利于提高未再结晶区累计变形量，配合上述粗轧、精轧和终轧，更利于细化奥氏体晶粒，提高形核位置，渗透性更强，从而利于改善钢板的心部低温冲击韧性。
在一些优选实施方式中，所述冷却采用ACC冷却，控制冷却速度大于10℃/s，控制返红温度为680-720℃。
本发明所述冷却后得到的钢板在Gleeble 3800热模拟试验机上，从加热速度1℃/s的膨胀曲线上测得的钢板奥氏体转变温度Ac3＝849℃，为制定淬火温度提供依据。
在一些优选实施方式中，所述热处理包括淬火和回火。
更优选地，所述淬火的过程包括：控制保温温度为900-920℃，在炉时间为(2.5-3.8)×H分钟，H为钢板厚，单位为mm；出炉使用水冷，冷却到室温。
更优选地，所述回火的过程包括：对于厚度≤40mm的钢板，控制保温温度为660-670℃，在炉时间为(1.5H+100)分钟，H为钢板厚，单位为mm，出炉空冷；对于厚度大于40mm的钢板，控制保温温度为645-655℃，在炉时间为(1.5H+100)分钟，H为钢板厚，单位为mm，出炉空冷。
在本发明上述优选热处理的淬火回火方案中，更利于奥氏体均匀化，更利于得到贝氏体+少量的铁素体组织的钢板。
下面结合具体实施例对本发明详细阐述。
实施例1
一种SA537MCL2压力容器用调质高强度钢板，包括以下质量百分比的化学成分：见下表1；其余为Fe和不可避免的杂质。
所述的SA537MCL2钢板的生产方法，包括以下工艺：
1)炼钢工序：出钢水1/4重量时，随钢流加入石灰300kg，用挡渣塞(球)+滑板挡渣出钢，渣层厚度≤50mm；按“铝铁-中硅锰-金属锰”顺序加入，全程Al控制在0.035-0.045％；LF炉加入脱氧剂造白渣，通电化渣9分钟；脱氧剂包括硅铁、Al粒；RH真空过程，真空度≤133Pa，真空时间≥15min，纯脱气时间≥10min，RH真空脱气后，喂钙线100m，喂线后软吹氩12min；
2)坯料加热工序：250mm厚坯料预热段温度750-850℃，一加热段1150-1200℃，二加热段1230-1250℃，均热温度1220-1240℃，在炉时间310分钟，到温后进行轧制；
3)轧制工序：采取两阶段轧制，粗轧开轧温度1060℃，采用高温低速大压下轧制，辊速≤2.5m/s，道次压下率大于12％；精轧开轧温度920℃，钢板厚50mm，终轧温度835℃，轧制至厚12mm钢板；轧后采用ACC冷却，冷却速度大于10℃/s，控制返红温度705℃；
4)热处理工序：保温温度910±10℃，在炉时间45分钟，钢板出炉使用水冷，冷却到室温；在辊底式明火燃烧热处理炉进行回火，回火温度665-670℃，在炉时间118分钟，出炉空冷。
热轧态钢板组织为铁素体+珠光体+少量贝氏体。热处理后的调质钢板组织为贝氏体+少量铁素体，铁素体含量3.1％。
实施例2
一种SA537MCL2压力容器用调质高强度钢板，包括以下质量百分比的化学成分：见下表1；其余为Fe和不可避免的杂质。
所述的SA537MCL2钢板的生产方法，包括以下工艺：
1)炼钢工序：出钢水1/4重量时，随钢流加入石灰300kg，用挡渣塞(球)+滑板挡渣出钢，渣层厚度≤50mm；按“铝铁-中硅锰-金属锰”顺序加入，全程Al控制在0.035-0.045％；LF炉加入脱氧剂造白渣，通电化渣10分钟；脱氧剂包括硅铁、Al粒；RH真空过程，真空度≤133Pa，真空时间≥15min，纯脱气时间≥10min，RH真空脱气后，喂钙线110m，喂线后软吹氩15min；
2)坯料加热工序：250mm厚坯料预热段温度750-850℃，一加热段温度1150-1200℃，二加热段温度1230-1250℃，均热段温度1220-1240℃，在炉时间330分钟，到温后进行轧制；
3)轧制工序：采取两阶段轧制，粗轧开轧温度1040℃，采用高温低速大压下轧制，辊速≤2.5m/s，道次压下率大于12％；精轧开轧温度920℃，钢板厚90mm，终轧温度825℃，轧制至钢板厚38mm，其热轧钢板微观组织如图1所示；轧后采用ACC冷却，冷却速度大于10℃/s，控制返红温度710℃；
4)热处理工序：保温温度910±10℃，在炉时间100分钟，钢板出炉使用水冷，冷却到室温；淬火态钢板的微观组织如图2所示；在辊底式明火燃烧热处理炉进行回火，回火温度665-670℃，在炉时间157分钟，出炉空冷。淬火+回火态钢板微观组织如图3所示。
热轧态钢板组织为铁素体+珠光体+少量贝氏体。从图3可以看出，本实施例热处理后的调质钢板组织为贝氏体+少量铁素体，铁素体含量3.5％，且组织均匀。
实施例3
一种SA537M CL2压力容器用调质高强度钢板，包括以下质量百分比的化学成分：见下表1；其余为Fe和不可避免的杂质。
所述的SA537M CL2钢板的生产方法，包括以下工艺：
1)炼钢工序：出钢水1/4重量时，随钢流加入石灰300kg，用挡渣塞(球)+滑板挡渣出钢，渣层厚度≤50mm；按“铝铁-中硅锰-金属锰”顺序加入，全程Al控制在0.035-0.045％；LF炉加入脱氧剂造白渣，通电化渣10分钟；脱氧剂包括硅铁、Al粒；RH真空过程，真空度≤133Pa，真空时间≥15min，纯脱气时间≥10min，RH真空脱气后，喂钙线130m，喂线后软吹氩13min；
2)坯料加热工序：250mm厚坯料预热段温度750-850℃，一加热段温度1150-1200℃，二加热段温度1230-1250℃，均热段温度1220-1240℃，在炉时间355分钟，到温后进行轧制；
3)轧制工序：采取两阶段轧制，粗轧开轧温度1065℃，采用高温低速大压下轧制，辊速≤2.5m/s，道次压下率大于12％；精轧开轧温度860℃，钢板厚120mm，终轧温度805℃，轧制至钢板厚60mm；轧后采用ACC冷却，冷却速度大于10℃/s，控制返红温度689℃；
4)热处理工序：保温温度910±10℃，在炉时间150分钟，钢板出炉使用水冷，冷却到室温；在辊底式明火燃烧热处理炉进行回火，回火温度650-655℃，在炉时间190分钟，出炉空冷。
热轧态钢板组织为铁素体+珠光体+少量贝氏体。热处理后的调质钢板组织为贝氏体+少量铁素体，铁素体含量3.8％。
对比例1
一种SA537MCL2压力容器用调质高强度钢板，包括以下质量百分比的化学成分：见下表1；其余为Fe和不可避免的杂质。
所述的SA537MCL2钢板的生产方法，包括以下工艺：
1)炼钢工序：出钢水1/4重量时，随钢流加入石灰300kg，用挡渣塞(球)+滑板挡渣出钢，渣层厚度≤50mm；按“铝铁-中硅锰-金属锰”顺序加入，全程Al控制在0.035-0.045％；LF炉加入脱氧剂造白渣，通电化渣11分钟；脱氧剂包括硅铁、Al粒；RH真空过程，真空度≤133Pa,真空时间≥15min，纯脱气时间≥12min，RH真空脱气后，喂钙线130m，喂线后软吹氩12min；
2)坯料加热工序：250mm厚坯料预热段温度750-850℃，一加热段温度1150-1200℃，二加热段温度1230-1250℃，均热段温度1220-1240℃，在炉时间355分钟，到温后进行轧制；
3)轧制工序：采取两阶段轧制，粗轧开轧温度1065℃，采用高温低速大压下轧制，辊速≤2.5m/s，道次压下率大于12％；精轧开轧温度860℃，钢板厚120mm，终轧温度805℃，轧制至钢板厚60mm；轧后采用ACC冷却，冷却速度大于10℃/s，控制返红温度685℃；
4)热处理工序：保温温度910±10℃，在炉时间150分钟，钢板出炉使用水冷，冷却到室温；在辊底式明火燃烧热处理炉进行回火，回火温度650-655℃，在炉时间190分钟，出炉空冷。
热轧态钢板组织为铁素体+珠光体+少量贝氏体。热处理后的调质钢板组织为贝氏体+少量铁素体，铁素体含量2％。
对比例2
一种SA537M CL2压力容器用调质高强度钢板，包括以下质量百分比的化学成分：见下表1；其余为Fe和不可避免的杂质。
所述的SA537M CL2钢板的生产方法，包括以下工艺：
1)炼钢工序：出钢水1/4重量时，随钢流加入石灰300kg，用挡渣塞(球)+滑板挡渣出钢，渣层厚度≤50mm；按“铝铁-中硅锰-金属锰”顺序加入，全程Al控制在0.035-0.045％；LF炉加入脱氧剂造白渣，通电化渣11分钟；脱氧剂包括硅铁、Al粒；RH真空过程，真空度≤133Pa,真空时间≥15min，纯脱气时间≥12min，RH真空脱气后，喂钙线130m，喂线后软吹氩13min；
2)坯料加热工序：250mm厚坯料预热段温度750-850℃，一加热段温度1150-1200℃，二加热段温度1230-1250℃，均热段温度1220-1240℃，在炉时间360分钟，到温后进行轧制；
3)轧制工序：采取两阶段轧制，粗轧开轧温度1065℃，采用高温低速大压下轧制，辊速≤2.5m/s，道次压下率大于12％；精轧开轧温度860℃，钢板厚120mm，终轧温度805℃，轧制60mm；轧后采用ACC冷却，冷却速度大于10℃/s，控制返红温度682℃；
4)热处理工序：保温温度910±10℃，在炉时间150分钟，钢板出炉使用水冷，冷却到室温；在辊底式明火燃烧热处理炉进行回火，回火温度650-655℃，在炉时间190分钟，出炉空冷。
热轧态钢板组织为铁素体+珠光体+少量贝氏体。热处理后的调质钢板组织为贝氏体+少量铁素体，铁素体含量1.5％。
表1各实施例和对比例的钢板化学成分(wt％)
Figure BDA0003575394450000131
测试例1
按照ASME SA-537/SA-537M测试上述实施例和对比例所得钢板的性能如下表2和表3所示。并根据GB/T6803-2008《铁素体钢的无塑性转变温度落锤试验方法》进行，采用P-2型试样，进行落锤试验，结果如表4所示。
表2实施例和对比例所得钢板的性能
Figure BDA0003575394450000132
Figure BDA0003575394450000141
表3实施例2-3和对比例1-2所得钢板的性能
Figure BDA0003575394450000142
表4实施例2-3所得钢板的落锤试验结果
Figure BDA0003575394450000143
注：O表示未断，×表示断裂；T/2是指钢板厚度T的一半。
通过上述表1-3可以看出，本发明实施例特定组成的钢板的性能明显优于对比例，尤其是优异的心部低温冲击韧性，以及钢板的塑性和韧性，且厚度范围宽，适应性广，能够满足大型低温球罐建设用钢需求。
通过上述表4可以看出，本发明的钢板具有较低的无塑性转变温度，钢板表层取样的无塑性转变温度明显优于心部取样，其更利于钢板抗低温变形能力，能够满足大型低温球罐建设用钢需求。
测试例2
以实施例2钢板为例测试其拉伸性能、塑性转变温度和焊后性能。
拉伸性能：根据GB/T 30583-2014：承压设备焊后热处理规程，进行不同消除应力热处理条件下的拉伸测试，测试结果如表5所示。
塑性转变温度：将实施例2的钢板经600℃保温2小时，应力消除热处理的实施例2的38mm钢板进行了落锤试验，测定钢板的无塑性转变温度，结果见表6。
焊后性能：试验用焊条采用Φ4.0mm的W707Ni焊条，试板焊前预热温度分别为室温(20℃)和预热(75℃)，施焊电流种类为交流，焊接电流为100-105A，电弧电压为23-24V，焊接速度为120mm/min。焊后试板经解剖，以切于焊接熔合线底部切点为0点，左右每隔0.5mm作为硬度的测定点，结果如表7。
表5实施例2的38mm钢板不同消除应力热处理拉伸试验结果
Figure BDA0003575394450000151
注：T为钢板厚度
表6SR处理后实施例2钢板的落锤试验结果
Figure BDA0003575394450000152
注：O表示未断，×表示断裂
表7维氏硬度测定点位置及其硬度值
Figure BDA0003575394450000153
通过表5和表6可以看出，钢板模拟焊后具有良好的低温韧性，为大型球罐焊接消除应力处理后，设备仍然具有抵抗低温变形能力。
通过表7可以看出，本发明的钢板用于球罐需要消应力的性能，保证设备安全性，在不预热时，焊接热影响区最高硬度在HV314左右，预热至75℃时，焊接热影响区最高硬度在HV301左右，均低于HV350。也即表明，本发明SA537MCL2钢板在不预热或预热条件下，均无明显冷裂纹倾向，这是由于本发明钢板Pcm含量低，钢板组织为贝氏体+少量铁素体，有利于钢板焊接后硬度小于HV350，不容易产生焊接裂纹。而传统的SA537MCL2钢板需要预热才能解决裂纹问题。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种SA537MCL2压力容器用调质高强度钢板，其特征在于，包括以下质量百分比的化学成分：C 0.105-0.130％，Mn 1.25-1.34％，Si0.20-0.30％，S≤0.005％，P≤0.010％，Nb0.01-0.02％，V 0.020-0.025％，Ti≤0.005％，Ni 0.40-0.50％，Mo 0.05-0.07％，Alt为0.025-0.040％，Cu：0.15-0.20％，其余为Fe和不可避免的杂质；
所述调质高强度钢板具有贝氏体组织和铁素体组织，所述铁素体组织的含量在2.5％-4％。
2.根据权利要求1所述的调质高强度钢板，其特征在于，所述调质高强度钢板中，所述铁素体组织的含量在3％-4％，余量为贝氏体组织。
3.根据权利要求1所述的调质高强度钢板，其特征在于，所述调质高强度钢板的厚度为6-60mm。
4.根据权利要求1所述的调质高强度钢板，其特征在于，所述调质高强度钢板的性能满足：屈服强度Rel≥415MPa，抗拉强度Rm为560-670MPa，伸长率A≥19％；厚度1/4处-68℃横向冲击平均值≥150J，心部-68℃横向冲击平均值大于100J；和/或，无塑性落锤试验NDTT≤-60℃，焊接性能Pcm≤0.21％，焊接性能Psr≤-1.25％。
5.权利要求1-4中任一项所述的调质高强度钢板的生产方法，其特征在于，包括炼钢、坯料加热、轧制、冷却和热处理。
6.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，
所述坯料加热的过程包括：控制坯料预热段温度为700-900℃，一加热段温度为1100-1200℃，二加热段温度为1200-1250℃，均热段温度为1200-1240℃，在炉时间为(1.20-1.45)×H分钟，H为板坯板厚，单位为mm；
和/或，所述轧制的过程包括：粗轧开轧温度大于1000℃，采用高温低速大压下轧制，辊速≤2.5m/s，道次压下率大于12％；精轧开轧温度≤950℃，且控制900℃以下累计变形率≥50％；终轧温度为800-840℃。
7.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，所述冷却采用ACC冷却，控制冷却速度大于10℃/s，控制返红温度为680-720℃。
8.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，所述热处理包括淬火和回火。
9.根据权利要求8所述的生产方法，其特征在于，所述淬火的过程包括：控制保温温度为900-920℃，在炉时间为(2.5-3.8)×H分钟，H为钢板厚，单位为mm；出炉使用水冷，冷却到室温。
10.根据权利要求8所述的生产方法，其特征在于，所述回火的过程包括：
对于厚度≤40mm的钢板，控制保温温度为660-670℃，在炉时间为(1.5H+100)分钟，H为钢板厚，单位为mm，出炉空冷；
对于厚度大于40mm的钢板，控制保温温度为645-655℃，在炉时间为(1.5H+100)分钟，H为钢板厚，单位为mm，出炉空冷。
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