[发明专利]一种基于氧化物冶金的战略石油储备罐钢板及其制造方法

说明书

一种基于氧化物冶金的战略石油储备罐钢板及其制造方法，钢板屈服强度≥490MPa，抗拉强度610～730MPa，屈强比≤0.90；制造方法为：制成连铸坯后加热保温，再粗轧和精轧，以≥50℃/s的速度直接淬火冷却，加热回火后空冷。本发明的钢板同时适用于10万立方米、15万立方米及以上容量大型战略石油储备罐制造；钢板在热输入大于200KJ/cm条件下进行大热输入焊接时，焊后焊接热影响区‑20℃冲击功不低于80J；有望将目前石油储罐施工中对25～60mm钢板设限的双面双道次X型焊接方式改变为单面单道次V型焊接，可减少焊接工时近1半，显著提高石油储罐施工速度并大幅度降低战略石油储备库建设成本，具有很好的推广应用前景。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种基于氧化物冶金的战略石油储备罐钢板及其制造方法。

背景技术

战略石油储备对保障国家能源安全至关重要，我国石油储备库建设的第一期工程已于2008年底在镇海、舟山、大连、黄岛四个沿海城市建成，初步形成30天左右净进口量的原油储备规模。

通常1台10万m³的石油储罐需用钢材总量达1948.5吨，其罐体造价加上原油的价值高达数亿元，如果出现事故，经济损失和环境污染后果严重；因此，对石油储备罐钢板的综合性能要求是高强高韧易焊接；特别是为保证现场施工的焊接效率，大型储罐纵焊缝均要求采用大于100KJ/cm的大热输入焊接，如何保证大热输入焊接后其焊接热影响区因晶粒粗化而产生的脆化倾向小，低温冲击韧性不低于母材的技术要求，这是石油储备罐钢板研究开发的技术关键。

我国从第二期10万立方米石油储罐建设工程开始，陆续使用国产钢板，申请号200810119502.0、申请号200810224734.2和申请号201410791633.9等发明专利，就是当时形成并一直沿用至今的国内储油罐钢板生产主流技术，其主要特征是，采用离线淬火+回火或TMCP+回火工艺生产厚度12～33mm、屈服强度490MPa、抗拉强度610～730MPa级别钢板，在避免大线能量焊接热影响区奥氏体晶粒粗化方面，采用传统的微细TiN粒子钉扎奥氏体长大机制，采用这种机制，在生产工艺合理且稳定的情况下，钢板虽然能够承受热输入达到100kJ/cm的大热输入焊接要求，但是，由于TiN在温度达到1350℃时就会开始溶解，当焊接热影响区温度达到或超过1400℃时，TiN溶解的体积分数甚至会达到88％，从而导致绝大部分TiN质点失去抑制奥氏体晶粒长大的作用，如果再考虑到钢板生产厂实际操作时可能出现的工艺或化学成分波动因素，则很难保证石油储罐建设基地实际使用的每张钢板都能满足热输入达到100kJ/cm焊接条件下的HAZ质量性能要求；因此目前的现状是，石油储备罐施工单位不得不严格限制热输入在远低于100kJ/cm的条件下施焊，其结果造成厚度大于25mm的钢板纵缝只能开X型坡口，正面和背面各焊接一道次，而无法实现V型坡口的单面单道次焊接，这无形中增加了石油储备库建设的焊接施工成本近1倍；另外，10万立方米石油储罐所用钢板的最大厚度只有33mm，而15万立方米及以上石油储罐所用钢板的最大厚度将达到60mm，板厚增加近1倍，则钢板耐大热输入焊接性能也必须增强近1倍，因此为了提高国产储油罐钢板的质量性能水平并满足15万立方米及以上大型石油储罐的建设需要，急待解决既有技术无法逾越的难题，研究开发能够承受焊接热输入大于200kJ/cm的国产储油罐用厚规格钢板及其生产方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于氧化物冶金的战略石油储备罐钢板及其制造方法，该方法以C-Mn钢为基础，基于氧化物冶金(Oxides Metallurgy)基本原理，通过合理的化学成分设计，选择合适的合金添加剂及添加方法，利用冶金过程反应使钢中夹杂物微细化、球状化并形成化学结构可控的高熔点复合夹杂物，这些夹杂物在细化原始奥氏体晶粒的同时，还能够诱导生成具有大角度晶粒取向的细密状针状铁素体，有效提高焊接热影响区韧性。