[發明專利]強韌性匹配及高溫性能優良的特厚鋼板及其制造方法

有效

• 申請號: 200810039414.X
• 申請日: 2008-06-23
• 公開（公告）號: CN101613840A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 劉自成
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C22C38/50;B21B1/24;C21D9/00;C21D1/28
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司
• 代理人: 竺 明

技術領域

本發明涉及到一種特厚鋼板及其制造方法，特別涉及一種強韌性匹配及高溫性能優良的特厚鋼板及其制造方法，其板厚≥60mm，室溫屈服強度≥420MPa、450℃屈服強度≥300Mpa。

背景技術

耐熱壓力容器殼體用特厚鋼板，是一種要求綜合力學性能(強韌性匹配、強塑性匹配及屈強比)、焊接性能及高溫性能均優良的中高溫結構材料，它用于制作耐熱壓力容器關鍵部件——胴體；在耐熱壓力容器服役過程中胴體鋼板不僅要承受結構承載力、熱應力，而且必須具有高的抗熱疲勞性能、蠕變性能、回火脆化性能及應力腐蝕性能，以提高耐熱壓力容器安全性和服役壽命，同時還具備優良的焊接工藝性，以及易于加工制造；其室溫屈服強度≥420MPa、450℃屈服強度≥300Mpa。

傳統中高溫耐熱壓力容器用鋼一般采用含0.3～0.50％Mo鋼、Cr-Mo系列鋼、Mn-Ni-Mo鋼，參見(《159～160回西山紀念技術講座》，P147～P164；《86～87回西山紀念技術講座》，P259～P312)，在這些鋼板中不可避免地添加大量Cr、Mo、Ni等貴重合金元素；這不僅導致制造成本上升和制造難度加大(Ni、Cr、Mo元素含量較高的鋼板，其鑄坯表面質量較差，一般均需要下線進行表面清理，有時還需要進行表面著色滲透PT檢查、板坯表面修磨、帶溫切割等)；而且鋼板的合金含量較高，碳當量Ceq及焊接冷裂紋敏感指數Pcm也較高，這給現場焊接帶來較大的困難，焊前需要預熱，焊后需要熱處理，現場焊接環境惡化、焊接效率降低，加工制作成本升高；且在構件制作及使用過程中易發生氫腐蝕、氫致脆化、回火脆化、焊接部層狀剝落及蠕變脆化等問題。

同時，現有大量專利文獻只是說明如何實現母材鋼板的強度和低溫韌性，就改善鋼板焊接性能，獲得優良焊接熱影響區HAZ韌性說明較少，更沒有涉及如何確保特厚(≥60mm)鋼板中心部位組織細小、沿板厚方向組織均勻，以保證鋼板強度、韌性及沿鋼板厚度方向強度、韌性均勻性，如日本專利“昭63-93845、昭63-79921、昭60-258410、特平開4-285119、特平開4-308035、平3-264614、平2-250917、平4-143246”以及美國專利US?Patent4855106、US?Patent5183198、US?Patent4137104所公開的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種強韌性匹配及高溫性能優良的特厚鋼板及其制造方法，通過簡單的合金元素的組合設計，不大量添加貴重元素Cr、Mo，優化控制軋制和熱處理工藝，在獲得優異母材鋼板強韌性、強塑性匹配及低屈強比的同時，鋼板抗疲勞蠕變性能、抗回火脆化、氫致脆化及焊接工藝性也同樣優異。

耐熱壓力容器胴體用特厚鋼板是厚板產品中難度最大的品種之一，其原因是該鋼板不僅要求具有優異的強韌性及強塑性匹配、低屈強比；而且具有良好的抗疲勞蠕變性能、抗回火脆化、氫致脆化、焊接工藝性及沿板厚方向組織性能均勻。

為達到上述目的，本發明的技術方案是，

本發明采用中C-高Mn-中N低合金鋼的成分體系作為基礎，適當提高鋼中酸溶Als含量并控制其范圍、控制(Mn當量/C)比在10～20之間、(Cu+Ni+Cr+Mo+V)合金化、Nb及超微Ti處理，且Nb/Ti≥1.50、Ca處理，且Ca/S比在1.00～3.00之間，優化控軋及后續熱處理工藝，獲得優異的強韌匹配、抗疲勞蠕變性能、抗回火脆化及焊接工藝性，尤其焊接接頭抗疲勞蠕變性能優良，特別適宜于用作耐熱壓力容器胴體。

具體地，本發明的強韌性匹配及高溫性能優良的特厚鋼板，其成分質量百分比為：

C：0.13％～0.17％

Si≤0.30％

Mn：1.20％～1.60％

P≤0.015％

S≤0.003％

Als：0.030％～0.060％

Cu：0.10％～0.35％

Ni：0.30％～0.60％

Cr：0.05％～0.20％

Mo：0.05％～0.20％

Ti：0.004％～0.010％

Nb：0.015％～0.035％

V：0.075％～0.105％

N≤0.0080％

Ca：0.0010％～0.0050％

余量為鐵和不可避免的夾雜。

且上述元素含量必須同時滿足如下關系：

10≤(Mn當量/C)≤20，其中Mn當量＝Mn+0.81Ni+0.27Cu+0.15Cr+0.23Mo；