[发明专利]一种非调质型低温压力容器用厚板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于低合金钢制造技术领域，尤其涉及一种抗拉强度≥610MPa级别，具有良好低温韧性(-70℃)的非调质型压力容器用厚板及其生产方法。

背景技术

微合金非调质钢是指在制造和应用过程中，通过采用微合金化、控制轧制和控制冷却等强、韧化方法，取消了调质热处理，而能达到或接近调质钢性能的优质或特殊质量钢。非调质钢在生产工艺过程中减少了调质工艺，即减少了一次再加热过程，这为钢厂降低生产成本、节约能源、减少污染提供了最有利可行的技术手段。

长久以来，低温压力容器用钢一直注重其所具有的良好低温韧性，而对于强度方面则没有过多要求，例如16MnDR(-40℃)、15MnNiDR(-45℃)和09MnNiDR(-70℃)三个牌号的非调质钢板虽然具有良好的低温韧性，但其抗拉强度＜610MPa。而调质型微合金钢07MnCrMoVR(-20℃)、07MnNiMoVDR(-40℃)和12MnNiVR(-20℃)虽然具有抗拉强度≥610MPa的特点，但其最低使用温度却仅达到-40℃。另外，3.5Ni、5Ni、9Ni钢板尽管具有更低的使用温度和较高的强度，但其生产成本十分昂贵。

现有涉及非调质低温压力容器用钢的专利有：

公开号为CN 1338528A，名为“大线能量焊接非调质高韧性低温钢及其生产方法”的中国专利，公开了一种具有良好低温韧性(-50℃)的大线能量焊接非调质高韧性低温钢，其热处理工艺为正火或者正火+回火工艺。由于采用此类热处理工艺，钢板很难具有较高的强度。此外，为了保证钢板具有良好的淬透性还加入了B元素，这会对钢板产生明显的冲击功波动。

公开号为CN 101144138A，名为“一种低温压力容器用钢板及其生产方法”的中国专利，公开了一种强度适中，塑性良好，低温韧性高(-40℃)的压力容器用钢板及其生产方法，其热处理工艺为正火工艺。同样由于采用正火工艺，钢板抗拉强度＜610MPa，而相对较高的C含量(0.12～0.19％)对后续的焊接会产生不利影响。

公开号为CN 101545077A，名为“一种低温用钢及其制造方法”的中国专利，公开了一种具有优异的低温韧性(-80℃)，而且可承受大线能量焊接的钢板及其生产方法，其热处理工艺为正火工艺。虽然-80℃低温韧性良好，但其抗拉强度较低(约430MPa)。

为此，有必要开发出生产成本相对较低，抗拉强度≥610MPa级且具有良好低温韧性(-70℃)的低焊接裂纹敏感性钢，可用于建造合成氨、聚丙烯等成套工程中低温装置及二氧化碳、乙烯等低温储罐。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种化学成分设计简单且无需调质处理的、具有低焊接裂纹敏感性、较高强度(R_m≥610MPa)和良好低温韧性(AKv_-70℃≥80J)的低温压力容器用厚板及其生产方法。

本发明非调质型低温压力容器用厚板的化学成分重量百分比为：C0.06％～0.09％、Si 0.15％～0.45％、Mn 1.20％～1.80％、P≤0.010％、S≤0.003％、Ni 0.30％～0.50％、Cu 0.10％～0.30％、Cr 0.10％～0.30％、Nb 0.02％～0.04％、Al 0.02％～0.04％、Ca 0.001％～0.005％，余量为Fe及不可避免的杂质，并满足：焊接裂纹敏感性系数Pcm＝C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B≤0.26％；再热接裂纹敏感性指数Psr＝Cr+Cu+2Mo+10V+7Nb+5Ti-2≤0。

本发明所述非调质型低温压力容器用厚板的金相组织为铁素体+贝氏体的混合组织；所述厚板的厚度为12～50mm。

本发明中合金元素C、Si、Mn、P、S、Ni、Cu、Cr、Nb、Al、Ca限定量的理由详述如下：

C：确保强度所必须的元素，需要添加0.06％以上，但如果添加量过大，有可能导致低温韧性的下降，因此将其上限值规定为0.09％。

Si：作为脱氧剂，此外对于通过固溶强化来增加钢强度是有效元素，但在含量低于0.15％时上述效果小，如果超过0.45％，则使得HAZ韧性劣化。因此，将Si限定在0.15％～0.45％。

Mn：微合金化钢相变强化和固溶强化机制中起主要作用的合金元素，从确保淬火性的观点出发，需要在1.20％以上。但是，如果添加超过1.80％，则韧性劣化。因此，将Mn限定在1.20％～1.80％。