[發明專利]應用于深冷環境的超高強度9Ni鋼及其制備工藝

有效

• 申請號: 201010180492.9
• 申請日: 2010-05-24
• 公開（公告）號: CN101864537A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 張懷征;劉東升
• 申請（專利權）人: 江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號: C22C38/16
• 分類號: C22C38/16;B21B37/74;C21D1/18
• 代理公司: 北京華夏博通專利事務所 11264
• 代理人: 安紀平;孫東風

技術領域

本發明具體涉及一種在深冷環境下(-196℃以下)具有優異韌性的超高強度9Ni鋼及其制備工藝。

背景技術

隨著我國工業化的發展，我國已經成為能源需求大國，其中尤以天然氣的需求最為巨大，概因天然氣與煤炭和石油相比具有較低的CO₂排放量，屬于清潔能源，且天然氣在自然界中儲量巨大，可以長期持續利用。故而，天然氣在我國能源供應中的比例不斷增加。目前我國已經建成和在建的LNG(存儲液化天然氣)接收站13個，2008年進口液化天然氣3,336,405噸。但在天然氣的運輸和儲存過程中，需要采用大量LNG船和LNG管道。常見的LNG船和管道等一般采用深冷環境用9Ni鋼作為結構材料。但是，現階段我國絕大部分深冷環境下LNG鋼依賴進口，若實現LNG鋼的國產化不僅可以解決我國LNG鋼長期依賴進口的現狀，也有助于緩解中國的能源問題，且還有助于國內特種氣體(如甲烷，乙烷，和丙烷等)以及一些有機化工原料的存儲和運輸。

現有深冷環境用9Ni鋼性能一般如挪威船級社標準所述，即屈服強度大于480MPa，抗拉強度大于640MPa，-196℃沖擊橫向大于27J，縱向大于41J。這些性能指標僅可滿足一般應用的需要，而不適于在某些特定環境中應用。

為此，國內外諸多鋼鐵廠均嘗試發展出具有更為優良性能的深冷環境用9Ni鋼，如公開號為JP2002012951的發明專利即提出一種具有優良中高溫性能的9Ni鋼，該鋼種包含的化學成分及其質量百分比分為：C?0.02～0.10％、Si≤0.10％、Mn?0.2～1.0％、P≤0.01％、S?0.0005～0.003％、Ni?7.5～10.0％、Al?0.01～0.08％，以及Mo?0.05～0.5％和Cr?0.05～0.5％。該鋼種的缺點在于加入大量貴重金屬元素如Mo和Cr，增加了生產成本。

又如，公開號CN101215668A的發明專利提出一種低碳9Ni鋼厚板的制造方法，該案所涉9Ni鋼包含的化學成分及其質量百分比分為：C?0.02-0.04％、Si0.15～0.30％、Mn?0.5～0.9％、Ni?8.9～9.5％、P≤0.01％和S≤0.005％，其制備工藝為：熱軋淬火后直接580℃回火1小時，回火后采用水冷(DQ+T)；或者熱軋淬火后800℃保溫1小時淬火，580℃保溫回火1小時水淬(DQ+QT)；或者熱軋淬火后800℃保溫1小時淬火，670℃保溫1小時淬火，580℃保溫回火1小時水冷(DQ+QLT)。該案中低碳9Ni鋼厚板的屈服強度小于710MPa，抗拉強度小于720MPa，-196℃沖擊功在150-250J之間。因此，雖然該9Ni鋼成分簡單，熱處理方法多樣化，但抗拉強度仍然有待提高。

又如，公開號CN101058842A的發明專利提出一種提高低溫鋼板韌性的方法，其涉及的低溫鋼板包含的化學組分及其質量百分比分別為：C≤0.07％、Si?0.01～0.40％、Mn?0.20～0.90％、Ni?8.50～10.00％、Mo≤0.50％、P≤0.004％以及S≤0.002％，其制備工藝為：熱處理880℃保溫15分鐘以上水淬，650～700℃保溫15分鐘以上水淬，620～570℃保溫30分鐘以上空冷或大于空冷速度冷卻。該案制成的低溫鋼板屈服強度小于630MPa，抗拉強度小于720MPa，-196℃沖擊功在230～270J之間。其缺點在于：單相區熱處理溫度(880℃)較高，增加能耗和生產成本；材料強度有待提高。

因此，綜上所述可知，現有9Ni鋼的性能及其制備工藝均存在諸多不足，亟待改進。

發明內容

本發明的目的在于提出一種應用于深冷環境的超高強度9Ni鋼，其在-196℃以下的深冷環境中具有優良韌性及超高屈服強度，且成本低，制備工藝簡潔，從而克服了現有技術中的不足。

為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案：

一種應用于深冷環境的超高強度9Ni鋼，其特征在于：該超高強度9Ni鋼包括的化學成分及其質量百分數分別為：C?0.01～0.2％、Si?0.05～0.35％、Mn0.1～1.0％、P≤0.0070％、S≤0.0040％、Ni?8.5～10.0％、Al?0.02～0.05％、Cu?0.0～2.0％，以及余量Fe和雜質元素。

進一步地講：在由所述超高強度9Ni鋼制成的板材中，沿橫斷面的金相組織為回火馬氏體+殘余奧氏體。

所述板材的厚度為20mm。

本發明的另一目的在于提出一種制備如上所述應用于深冷環境的超高強度9Ni鋼的工藝，其技術方案如下：