[发明专利]一种无Ni微合金低温压力容器钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及压力容器钢制造技术，特别涉及一种无Ni微合金低温压力容器钢及其制造方法。

背景技术

压力容器广泛应用于化工、石油、机械、动力、冶金、核能、航空、航天、海洋等部门。它是工业生产过程中必不可少的核心设备，是一个国家装备制造水平的重要标志。压力容器钢板为厚板中一大类专用高附加值产品。用于储存、运输液化石油气、液化天然气等低温液体的压力容器用钢，要求钢板具备优良的强韧性，尤其对低温冲击韧性要求极高。传统钢板主要通过添加Ni来改善低温韧性，并且采用淬火加回火的方式生产，生产成本高且制造周期长。

目前，国内外有关压力容器用钢钢种及制造方法如下：

美国专利US4755234和US 8756264，介绍了一种低碳压力容器钢，钢中添加了Cr、Mo、Ni等合金元素，钢中的Mn含量限制在1.0％以下，并且对于V、Nb、Ti、B等微量元素，视需要可添加一种或数种，采用轧后直接淬火(DQ)并回火的工艺生产。

日本发明JP1316419A，介绍了一种焊后不需热处理的高强度压力容器钢，该钢种主要用Cr、Mo、Ni等元素合金化，同时添加微量一种或数种V、Nb、Ti元素，轧制时终轧温度处于875～1050℃，并且轧后直接淬火再回火，回火温度高达625～750℃。

日本发明JP63011617A中，其拥有优良低温性能的低碳钢，采用在两相区热轧，并且轧后以大于0.3℃/s的平均冷却速度冷却，可使产品具备优良的低温冲击性能，其冲击转变温度低于-120℃，但产品仅限于线材和棒材。钢种在成分设计上采用了低碳，碳含量在0.03-0.15％，并加入了较多Nb，Nb的含量达到0.01-0.80％，同时可通过添加适量Ti、Al、V等元素来固定自由氮。

日本JP 61133312A中含Ni低温钢，采用轧后直接淬火加回火的工艺方法，终轧温度大于950℃，轧后以大于5℃/s的平均冷速冷至室温，再经过450-620℃回火，钢板具有良好的室温强度和韧性，适用于储存、运输低温液化气体。

日本发明JP 59170220A中介绍了一种无需回火的含Ni低温钢板，在奥氏体非再结晶区轧制，累计变形量大于30％，钢板轧后以5-30℃/s冷却速度连续冷至500～650℃。该钢种加了一定量Ni，而没有添加Nb，因此成分上与本发明不同。日本发明JP59170220A中发明钢种的屈服强度大于33Kg/mm²，抗拉强度大于45Kg/mm²。。

在日本发明JP55148746A中，提出了一种具有优越止裂性能的钢种及其生产方法，在低碳锰钢的成分基础上通过加入Cr、Ni、Cu来调整性能，但钢中没有添加Nb，钢板轧制时强调在两相区轧制，要求压缩变形量50～80％。

在日本的“低温钢生产”专利JP54127827A中，通过添加少量Nb(0.02-0.1％)生产低温使用，具有良好强度、低温韧性和焊接性配合的低碳锰钢，钢板在880～950℃奥氏体化，在800～550℃铁素体析出的温度区间，控制冷速在3～4℃/s，能有效防止粗大珠光体和贝氏体组织形成，使最终的铁素体和珠光体组织拥有优良的强韧性配合。中国专利99111533.3公开了“一种低碳微合金钢的制造方法”中，只说明了是一种Nb-Ti微合金钢，没有提供具体的化学成分，生产方法强调在两相区轧制，并且要求单道次的变形量达到65％，该方法是利用沉淀强化和铁素体动态再结晶细化晶粒，从而达到改善强韧性的目的。

中国专利00121259.1公开了“一种超低碳微合金高强钢”，其以Nb和Ti为微合金元素，钢中碳含量很低，控制在0.005-0.015％之间，没有具体轧制工艺参数，钢种主要目的是获得高强度，其屈服强度要求超过800MPa，没有提到韧性指标。

发明内容

本发明的目的是提供一种一种无Ni微合金低温压力容器钢及其制造方法，通过合理的合金成分设计和工艺控制，采用TMCP轧制的方法使得钢板的屈服强度达到360MPa以上，抗拉强度超过490MPa，低温冲击韧性满足-60℃的要求(即满足-60℃的冲击功不小于41J)，并具有良好的塑性和焊接性。因不添加贵金属Ni、Mo，且采用TMCP轧制代替调质处理，可降低生产成本并缩短制造周期。

本发明的技术方案是，一种无Ni微合金低温压力容器钢，其成分质量百分比为：

C     0.04～0.08

Si    ＜0.6

Mn    1.0～1.6

Nb    0.010～0.030