CN115948699A - 一种抗应力腐蚀球罐用800MPa级高强度钢板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗应力腐蚀球罐用800MPa级高强度钢板及其制造方法。属于冶金领域，包括炼钢工序、坯料加热工序、轧制工序、冷却工序及热处理工序；本发明采用低碳(≤0.12％)、低锰、高Cr成分设计，适量Mo元素提高钢的淬透性，适量Ni元素提高低温韧性，采用控制轧制、淬火和回火技术等，开发出一种抗应力腐蚀球罐用高强钢，钢板最大厚度80mm，钢板屈服强度≥690MPa，抗拉强度780～940MPa，断后伸长率≥15％,‑40℃低温冲击功≥100J，SR焊后热处理后‑40℃低温冲击功≥80J；按照NACE 0177‑2005标准，采用A法在加载80％名义屈服强度的载荷下试样，所述抗硫化氢应力腐蚀经过720小时不开裂，满足抗应力腐蚀大型球罐建造要求。
Description
技术领域
本发明涉及冶金领域，涉及了一种钢板的生产方法，具体的是，涉及了一种抗应力腐蚀球罐用800MPa级高强度钢板及其制造方法。
背景技术
随着乙烯、丙烯和液化石油气等品种的球罐以及天然气球罐的大型化发展，球罐建设单体容积越来越大、能源介质的多样化，大型球罐现场无法热处理，采用高强钢设计可以降低、减薄钢板厚度，降低现场热处理难度。同时因存储能源介质的不同，高强金属材料和较硬的焊缝区域易于发生应力腐蚀开裂，高强钢还需具备抗应力腐蚀的服役要求。
国家标准GB 19189《压力容器用调质高强度钢板》中，高强储罐用钢最高级别为抗拉强度610MPa级别钢材，满足-50℃冲击值≥80J要求；欧洲EN10028-6标准《淬火加回火的可焊接细晶粒钢》中，P690QL1牌号为抗拉强度770MPa级别钢材、满足-40℃冲击值≥27J要求。本发明800MPa级高强球罐用钢，除了满足抗拉强度780MPa级别外，具备抗应力腐蚀性能要求，以便满足大型球罐不同介质的存储要求。
现有的国标压力容器用调质高强度钢板，最高级别为抗拉强度610MPa级别钢材、-50℃冲击值≥80J要求，不能满足储罐大型化建造要求；欧洲标准淬火加回火的可焊接细晶粒钢P690QL2牌号为抗拉强度770MPa级别钢材、满足-60℃冲击值≥27J要求，但不具备抗应力腐蚀性能要求。
申请号201810145615.1，“抗硫化氢应力腐蚀高强度钢及其制备方法”，该发明采用低C、低Mn成分设计，其中C：0.05～0.08％、Mn：0.5～0.9％，并采用TMCP工艺生产，钢板屈服强度不低于621MPa，成品钢板仅为10mm、生产工艺不适合厚板，对轧制和冷却要求非常苛刻，如将终轧板坯冷却至500～550℃的终冷温度，获得针状铁素体+贝氏体组织，不能进行球罐制造的SR焊后热处理，因此该发明强度、规格、工艺均不能满足大型球罐用780MPa级高强钢强度要求。
申请号：202010579577.8，“芯部低温冲击韧性及焊接性优良的超厚800MPa级调质钢板及其制造方法”，该发明Cr含量偏低，抗应力腐蚀性能不能保证，另外贵重金属Ni：0.70％～1.70％、Nb：0.010％～0.030％含量高，合金成本高；另外热处理工艺包括第一次淬火温度为900～930℃，淬火保持时间≥15min，第二次淬火温度为870～900℃，淬火保持时间≥10min，回火温度为585℃～625℃，回火保持时间≥30min，该发明需要2次淬火，热处理工艺复杂、工序成本高，且回火温度偏低不高于625℃，SR焊后热处理性能无法保证。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供了一种抗应力腐蚀球罐用800MPa级高强度钢板及其制造方法。
技术方案：本发明所述的一种抗应力腐蚀球罐用800MPa级高强度钢板，所述钢板的化学成分按重量百分比计为：C 0.08～0.12％，Mn 0.80～0.98％，Si0.10～0.50％，P≤0.014％，S≤0.002％，Alt 0.020～0.060％，V 0.03～0.05％，Ti≤0.02％，Cr 0.96～1.20％，Mo 0.20～0.50％，Ni 0.10～0.50％，Cu 0.10～0.25％，B≤0.003％，且保证Cr+Ni+Cu≥1.30％，CEV≤0.57％，Pcm≤0.25％，，其余部分为Fe和杂质。
进一步的，一种抗应力腐蚀球罐用800MPa级高强度钢板的制造方法，具体操作步骤如下：
(1.1)、炼钢工序；
(1.2)、加热工序：
(1.3)、轧制工序：
(1.4)、冷却工序；
(1.5)、热处理工序。
进一步的，在步骤(1.1)中，所述炼钢工序具体是：采用转炉深脱P及LF深脱S技术；连铸采用动态轻压下、电磁搅拌技术，为后续轧制提供坯料。
进一步的，在步骤(1.2)中，所述加热工序具体是：铸坯入加热炉加热加热温度1180-1220℃，加热系数10.0-14.0min/cm。
进一步的，在步骤(1.3)中，所述轧制工序具体是：采用2阶段控轧工艺，第一阶段粗轧轧制终了温度≥1000℃，最后3道次压下率之和≥45％；第二阶段轧制≤850℃，终轧温度810-840℃。
进一步的，在步骤(1.4)中，所述冷却工序具体是：轧制后的钢板在空气中冷却至室温。
进一步的，在步骤(1.5)中，所述热处理工序具体是：钢板淬火温度890-940℃，在炉时间(1.5*H+10)～(1.5*H+40)分钟，其中，H为钢板厚度；
回火温度630-680℃，在炉时间(2.5*H+20)～(2.5*H+60)分钟，其中，H为钢板厚度。
进一步的，所述制得的钢板最大厚度80mm，钢板屈服强度≥690MPa，抗拉强度780～940MPa，断后伸长率≥15％,-40℃低温冲击功≥100J，SR焊后热处理后-40℃低温冲击功≥80J，按照NACE 0177-2005标准，采用A法在加载80％名义屈服强度的载荷下试样，所述抗硫化氢应力腐蚀经过720小时不开裂。
随着乙烯、丙烯和液化石油气等品种的球罐以及天然气球罐的大型化发展，大型球罐现场无法热处理，采用高强钢设计可以降低、减薄钢板厚度，降低现场热处理难度。同时因存储能源介质的多样化，高强钢还需具备抗应力腐蚀的服役要求。本发明抗应力腐蚀球罐用高强度钢板，钢板低温冲击、SR焊后热处理性能等较好，同时具备抗应力腐蚀性能。
有益效果：本发明的特点：本发明采用低碳(≤0.12％)、低锰、高Cr成分设计，适量Mo元素提高钢的淬透性，适量Ni元素提高低温韧性，采用控制轧制、淬火和回火技术等，开发出一种抗应力腐蚀球罐用高强钢，钢板最大厚度80mm，钢板屈服强度≥690MPa，抗拉强度780～940MPa，断后伸长率≥15％,-40℃低温冲击功≥100J，SR焊后热处理后-40℃低温冲击功≥80J；按照NACE 0177-2005标准，采用A法在加载80％名义屈服强度的载荷下试样，所述抗硫化氢应力腐蚀经过720小时不开裂，满足抗应力腐蚀大型球罐建造要求。
附图说明
图1是本发明的制备流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。
如图所述，本发明所述的一种抗应力腐蚀球罐用800MPa级高强度钢板及其制造方法；本发明采用低碳(≤0.12％)、低锰、高Cr成分设计，适量Mo元素提高钢的淬透性，适量Ni元素提高低温韧性，采用控制轧制、淬火和回火技术等，开发出一种抗应力腐蚀球罐用高强钢，钢板最大厚度80mm，钢板屈服强度≥690MPa，抗拉强度780～940MPa，断后伸长率≥15％,-40℃低温冲击功≥100J，SR焊后热处理后-40℃低温冲击功≥80J,MPa；按照NACE0177-2005标准，采用A法在加载80％名义屈服强度的载荷下试样，所述抗硫化氢应力腐蚀经过720小时不开裂，满足抗应力腐蚀大型球罐建造要求，可实现钢板的经济、批量生产；生产工序包括炼钢工序、坯料加热工序、轧制工序、热处理工序，
得到钢板的化学成分按重量百分比计为：C 0.08～0.12％，Mn 0.80～0.98％，Si0.10～0.50％，P≤0.014％，S≤0.002％，Alt 0.020～0.060％，V 0.03～0.05％，Ti≤0.02％，Cr 0.96～1.20％，Mo 0.20～0.50％，Ni 0.10～0.50％，Cu 0.10～0.25％，B≤0.003％，且保证Cr+Ni+Cu≥1.30％，CEV≤0.57％，Pcm≤0.25％，，其余部分为Fe和杂质。
具体要求如下：
(1)、炼钢工序：采用转炉深脱P技术，LF深脱S技术；连铸采用动态轻压下、电磁搅拌技术，为后续轧制提供高质量坯料；
(2)、加热工序：铸坯入加热炉加热加热温度1180-1220℃，加热系数10.0-14.0min/cm；
(3)、轧制工序：采用2阶段控轧工艺，第一阶段粗轧轧制终了温度≥1000℃，最后3道次压下率之和≥45％；第二阶段轧制≤850℃，终轧温度810-840℃；
(4)、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却至室温；
(5)、热处理工序：钢板淬火温度890-940℃，在炉时间(1.5*H+10)～(1.5*H+40)分钟，H(mm)为钢板厚度；回火温度630-680℃，在炉时间(2.5*H+20)～(2.5*H+60)分钟，H(mm)为钢板厚度。
本发明生产钢板最大厚度为80mm，质量满足欧标P690QL1、S690QL，船级社E690等牌号，有借鉴作用。
实施例1:
抗应力腐蚀球罐用高强度钢板厚度为80mm，采用下述成分配比以及生产方法，成分含量(wt)为:C 0.11％、Si 0.23％、Mn 0.84％、P 0.009％、S 0.001％、Alt 0.031％、V0.048％、Ti 0.012％、Cr 1.03％、Mo 0.35％、Ni 0.34％、Cu 0.15％、B 0.0014％，Cr+Ni+Cu 1.52％，CEV 0.57％、Pcm 0.25％，其余为Fe和杂质。
本钢板的生产方法如下:
(1)、炼钢工序：转炉冶炼、钢水P 0.009％，LF+RH精炼、钢水S 0.001％；连铸动态轻压下、电磁搅拌技术，得到320mm连铸坯；
(2)、加热工序：钢坯的加热温度1199℃，加热系数10.8min/cm；
(3)、轧制工序：采用2阶段控轧工艺，第一阶段粗轧轧制终了温度1014℃，最后3道次压下率之和51％；第二阶段开轧温度为827℃，终轧温度为815℃；
(4)、冷却工艺：轧制后的钢板在空气中冷却至室温；
(5)、热处理工序：钢板淬火温度922℃，在炉时间145分钟；回火温度636℃，在炉时间243分钟。
本80mm规格抗应力腐蚀球罐用高强度钢板，力学性能为：屈服强度785MPa，抗拉强度853MPa，断后伸长率17％，-40℃冲击功Akv：168、168、165J，SR焊后热处理后-40℃低温冲击功Akv 99、146、156J；按照NACE 0177-2005标准，试样经过720小时抗硫化氢应力腐蚀试验后未开裂。
实施例2:
抗应力腐蚀球罐用高强度钢板厚度为60mm，采用下述成分配比以及生产方法。成分含量为(wt):C 0.10％、Si 0.26％、Mn 0.93％、P 0.008％、S 0.002％、Alt 0.031％、V0.041％、Ti 0.015％、Cr 1.07％、Mo 0.31％、Ni 0.25％、Cu 0.19％、B 0.0013％，Cr+Ni+Cu 1.51％，CEV 0.57％、Pcm 0.24％，其余为Fe和杂质。
本钢板的生产方法如下:
(1)、炼钢工序：转炉冶炼、钢水P 0.008％，LF+RH精炼、钢水S 0.002％；连铸动态轻压下、电磁搅拌技术，得到320mm连铸坯；
(2)、加热工序：钢坯的加热温度1205℃，加热系数11.7min/cm；
(3)、轧制工序：采用2阶段控轧工艺，第一阶段粗轧轧制终了温度1008℃，最后3道次压下率之和49％；第二阶段开轧温度为833℃，终轧温度为821℃；
(4)、冷却工艺：轧制后的钢板在空气中冷却至室温；
(5)、热处理工序：钢板淬火温度917℃，在炉时间122分钟；回火温度641℃，在炉时间203分钟。
本60mm规格抗应力腐蚀球罐用高强度钢板，力学性能为：屈服强度775MPa，抗拉强度834MPa，断后伸长率17.5％，-40℃冲击功Akv：240、196、183J，SR焊后热处理后-40℃低温冲击功Akv 129、150、166J；按照NACE 0177-2005标准，试样经过720小时抗硫化氢应力腐蚀试验后未开裂。
实施例3:
抗应力腐蚀球罐用高强度钢板厚度为50mm，采用下述成分配比以及生产方法。成分含量为(wt):C 0.09％、Si 0.19％、Mn 1.09％、P 0.012％、S 0.002％、Alt 0.044％、V0.038％、Ti 0.016％、Cr 0.98％、Mo 0.28％、Ni 0.14％、Cu 0.21％、B 0.0016％，Cr+Ni+Cu 1.23％，CEV 0.55％、Pcm 0.23％，其余为Fe和杂质。
本钢板的生产方法如下:
(1)、炼钢工序：转炉冶炼、钢水P 0.010％，LF+RH精炼、钢水S 0.002％；连铸动态轻压下、电磁搅拌技术，得到260mm连铸坯；
(2)、加热工序：钢坯的加热温度1211℃，加热系数12.4min/cm；
(3)、轧制工序：采用2阶段控轧工艺，第一阶段粗轧轧制终了温度1022℃，最后3道次压下率之和46％；第二阶段开轧温度为846℃，终轧温度为825℃；
(4)、冷却工艺：轧制后的钢板在空气中冷却至室温；
(5)、热处理工序：钢板淬火温度903℃，在炉时间98分钟；回火温度653℃，在炉时间163分钟。
本50mm规格抗应力腐蚀球罐用高强度钢板，力学性能为：屈服强度821MPa，抗拉强度867MPa，断后伸长率16.5％，-40℃冲击功Akv：225、231、230J，SR焊后热处理后-40℃低温冲击功Akv 197、184、129J；按照NACE 0177-2005标准，试样经过720小时抗硫化氢应力腐蚀试验后未开裂。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种抗应力腐蚀球罐用800MPa级高强度钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按重量百分比计为：C 0.08～0.12％，Mn 0.80～0.98％，Si 0.10～0.50％，P≤0.014％，S≤0.002％，Alt 0.020～0.060％，V 0.03～0.05％，Ti≤0.02％，Cr 0.96～1.20％，Mo 0.20～0.50％，Ni 0.10～0.50％，Cu 0.10～0.25％，B≤0.003％，且保证Cr+Ni+Cu≥1.30％，CEV≤0.57％，Pcm≤0.25％，，其余部分为Fe和杂质。
2.如权利要求1所述的一种抗应力腐蚀球罐用800MPa级高强度钢板的制造方法，其特征在于，其具体操作步骤如下：
(1.1)、炼钢工序；
(1.2)、加热工序：
(1.3)、轧制工序：
(1.4)、冷却工序；
(1.5)、热处理工序。
3.根据权利要求2所述的一种抗应力腐蚀球罐用800MPa级高强度钢板的制造方法，其特征在于，
在步骤(1.1)中，所述炼钢工序具体是：采用转炉深脱P及LF深脱S技术；连铸采用动态轻压下、电磁搅拌技术，为后续轧制提供坯料。
4.根据权利要求2所述的一种抗应力腐蚀球罐用800MPa级高强度钢板的制造方法，其特征在于，
在步骤(1.2)中，所述加热工序具体是：铸坯入加热炉加热加热温度1180-1220℃，加热系数10.0-14.0min/cm。
5.根据权利要求2所述的一种抗应力腐蚀球罐用800MPa级高强度钢板的制造方法，其特征在于，
在步骤(1.3)中，所述轧制工序具体是：采用2阶段控轧工艺，第一阶段粗轧轧制终了温度≥1000℃，最后3道次压下率之和≥45％；第二阶段轧制≤850℃，终轧温度810-840℃。
6.根据权利要求2所述的一种抗应力腐蚀球罐用800MPa级高强度钢板的制造方法，其特征在于，
在步骤(1.4)中，所述冷却工序具体是：轧制后的钢板在空气中冷却至室温。
7.根据权利要求2所述的一种抗应力腐蚀球罐用800MPa级高强度钢板的制造方法，其特征在于，
在步骤(1.5)中，所述热处理工序具体是：钢板淬火温度890-940℃，在炉时间(1.5*H+10)～(1.5*H+40)分钟，其中，H为钢板厚度；
回火温度630-680℃，在炉时间(2.5*H+20)～(2.5*H+60)分钟，其中，H为钢板厚度。
8.根据权利要求2所述的一种抗应力腐蚀球罐用800MPa级高强度钢板的制造方法，其特征在于；所述制得的钢板最大厚度80mm，钢板屈服强度≥690MPa，抗拉强度780～940MPa，断后伸长率≥15％,-40℃低温冲击功≥100J，SR焊后热处理后-40℃低温冲击功≥80J，按照NACE 0177-2005标准，采用A法在加载80％名义屈服强度的载荷下试样，所述抗硫化氢应力腐蚀经过720小时不开裂。
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