[发明专利]一种液化天然气储罐用7Ni钢板的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于合金钢制造领域，特别涉及一种液化天然气储罐用7Ni钢板的制备方法。

背景技术

随着经济的迅速发展，我国已经成为世界上最大的能源消费国之一。大量的能源消耗给环境带来了很大的压力。因此天然气作为一种可以替代煤和石油的清洁、高效能源，越来越受到人们的重视。近十年来我国天然气消费量始终保持稳定而快速的增长。由于天然气产地和主要消费区距离较远，为了方便海上运输和储存，一般将天然气采用先进的制冷工艺技术，在常压-162℃的低温条件下使其液化成液化天然气(LNG)，可使其体积缩小约625倍。由于LNG的可燃性和超低温性，对LNG储罐的性能要求很高。为了保证储罐具有较高的安全性，对处于超低温环境下使用的内胆结构材料的低温性能要求极高。目前，LNG储存和运输设备的内胆结构材料国际上普遍选用9Ni钢。

体心立方结构的钢铁材料韧性随着温度的降低而迅速降低。对于在低温下使用的钢板需要其韧脆转变温度低于服役温度，以确保安全。降低韧脆转变温度通常有两种途径，一种是细化原奥氏体晶粒，另一种是引入奥氏体相。9Ni钢采用要获得优异的低温韧性，需要合适的淬火及回火工艺；其中淬火工艺可以细化原奥氏体晶粒，而合理的回火温度这可以获得少量稳定的逆转奥氏体。这种稳定的逆转奥氏体是9Ni钢具有良好低温韧性的关键因素。中国专利CN 101215668A中记载了一种低碳9Ni钢厚板的制造方法，采用淬火+回火工艺生产的9Ni钢中含有7％～12％的逆转奥氏体，-196℃的冲击功为218J。Ni是9Ni钢中最昂贵的合金元素，而且我国Ni资源储量少，市场上Ni价格较高且波动较大，使得9Ni钢生产成本居高不下，产品市场竞争力低下。为此，有必要研究开发Ni含量较低的钢以降低生产成本。

目前已有少量关于7Ni钢板的专利，专利申请号为201310494688.9的专利“一种可用于-196℃的低Ni高Mn经济型低温钢及其制造方法”，所涉及钢的Mn质量分数为1.00％～1.50％，Ni质量分数为7.00％～8.00％，采用两次淬火加回火工艺，得到的Ni钢在-196℃韧性优异；专利申请号为201310285597.4的专利“一种超低温压力容器用高镍钢及其制造方法”，所涉及钢Ni质量分数为7.00％～7.50％，采用两次淬火+回火工艺得到的7Ni钢板可以用来替代9Ni钢用于制造LNG储罐。专利申请号为201410369201.9的专利“低成本超低温镍钢及其制造方法”，采用正火+淬火+回火工艺，得到-196℃韧性优异的Ni钢。现有的专利大都采用两次淬火+回火或正火+淬火+回火的热处理工艺，生产工序复杂。本专利采用UFC+TMCP工艺，轧后直接将钢板快速冷却马氏体转变温度以下替代离线淬火工艺，简化了热处理工序，通过在两相区的热处理可以得到较多的逆转奥氏体，提高7Ni钢板的低温韧性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种液化天然气储罐用7Ni钢板的制备方法，本发明Ni系低温钢Ni含量为7％左右，采用终轧后在线淬火加回火工艺或空冷到两相区保温淬火加回火工艺，缩短热处理工艺流程，降低成本，并通过控制轧制工艺来细化奥氏体晶粒尺寸，显著提高本发明Ni系低温钢的低温韧性和其他力学性能。

一种液化天然气储罐用7Ni钢板的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，熔炼：

按液化天然气储罐用7Ni钢板配比，采用真空感应炉熔炼，浇注成铸锭，其中，液化天然气储罐用7Ni钢板的成分质量百分比为C：0.04～0.07％，Si：0.05～0.10％，Mn：0.60～0.90％，S≤0.005％，P≤0.008％，Ni：6.8～7.3％，Cr：0.30～0.70％，Al_t0.02～0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质；

步骤2，热轧：

(1)将液化天然气储罐用7Ni钢板铸锭，在1150～1200℃保温1～2h后，开坯成厚度为100mm的铸坯，将铸坯在1150～1200℃保温1～2h；

(2)粗轧：在奥氏体再结晶区，进行轧制，总道次≥3次，每道次压下率≥10％，累计压下率≥50％，开轧温度1120～1160℃，终轧温度1020～1050℃；

(3)精轧：在奥氏体未再结晶区，进行轧制，总道次≥3次，每道次压下率≥15％，累计压下率≥50％，开轧温度≤860℃，终轧温度为820～850℃，得到热轧板；

步骤3，在线热处理的方式为方法I或方法II：

方法I：

(a)将热轧板，采用超快冷(UFC)，以≥20℃/s的冷却速度，快速冷却至20～300℃；