[發明專利]抗高溫PWHT軟化的正火型鋼板及其制造方法

有效

• 申請號: 201010197313.2
• 申請日: 2010-06-10
• 公開（公告）號: CN102277540A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 劉自成;徐國棟
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/54
• 分類號: C22C38/54;B21B37/74;C21D1/28
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 樓仙英;章承繼

技術領域

本發明涉及低碳當量[Ceq＝C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5≤0.45％]的正火型鋼板，具體地說，涉及一種抗高溫焊后熱處理(PWHT)軟化的壓力容器殼體用正火型鋼板。

背景技術

耐熱壓力容器殼體用鋼板是一種要求綜合力學性能(強韌性匹配、強塑性匹配)、焊接性能及高溫PWTH后力學性能穩定的中溫壓力容器用結構材料，它可以用于制作壓力容器關鍵部件——蒸汽蒸發器與穩壓器的胴體結構。在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疲勞蠕變性能、抗高溫PWTH軟化性及應力腐蝕性能，以提高耐熱壓力容器安全性和服役壽命，同時還要求具備優良的焊接工藝性，以便于加工。

傳統抗高溫PWHT軟化的耐熱壓力容器用正火型鋼板一般采用含0.30～0.50％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、V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、板坯表面修磨及帶溫切割等)；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也隨之較高，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。

現有技術中也有采用正火熱處理后加速冷卻工藝來生產低碳當量抗高溫PWTH的低合金容器鋼板，但是鋼板加工制作工藝性較差，表現為經過高溫PWHT后，鋼板強韌性達不到用戶或技術標準的要求，其成因是鋼板經正火加速冷卻后，所得到的顯微組織為粒狀貝氏體或上貝氏體，除鋼板本征韌性與塑性較差之外，更重要的是通過正火加速冷卻得到的粒狀貝氏體或上貝氏體，組織的熱穩定性較差，在后續的高溫PWHT過程中，組織發生嚴重的退化，導致鋼板強度、韌性急劇下降，因而此種方法不適用于生產抗高溫PWHT低合金容器鋼板，尤其在碳當量較低的條件下尤為如此。

發明內容

本發明的目的在于提供一種正火型鋼板，其具有優異的強韌性及強塑性匹配、良好的抗疲勞蠕變性能、抗高溫PWHT軟化性、焊接工藝性及沿板厚方向組織與性能均勻性，可以用于制造壓力容器殼體，尤其是蒸汽蒸發器與穩壓器的胴體結構，所述抗高溫PWHT軟化性尤其指鋼板經過≥675℃×15小時以上高溫焊后熱處理后，母材鋼板屈服強度≥300MPa、抗拉強度≥490MPa。

本發明提供的正火型鋼板，其化學組成和重量百分比如下：

C：0.15％～0.20％；

Si：≤0.30％；

Mn：1.00％～1.30％；

P：≤0.015％；

S：≤0.003％；

Als：0.030％～0.060％；

Ni：0.10％～0.30％；

Cr：0.10％～0.30％；

Mo：0.05％～0.10％；

Ti：0.004％～0.010％；

Nb：0.008％～0.030％；

V：0.010％～0.030％；

B：0.0003～0.0008％；

N：≤0.0060％；

Ca：0.0010％～0.0040％；

余量為Fe和不可避免的雜質。

優選地，5≤Mn/C≤10，以保證特厚鋼板同時具有優良的塑韌性。

優選地，(0.52Als+0.15Nb+0.22V)≥(Mn/C)×(N_total-0.292Ti)，以消除母材鋼板，確保B固溶在鋼中，降低HAZ固溶N含量，改善HAZ的塑韌性。

優選地，0.015≤C×(Mo+Nb+V)≤0.035，以確保鋼板抗高溫PWHT軟化性。

優選地，C≥0.135(1+t/280)，以確保鋼板抗高溫PWHT軟化性，其中t為成品鋼板厚度，單位為mm。

優選地，B≥0.00022[1+t/85]，確保鋼板中具有足夠固溶B，保證鋼板具有的一定淬透性，促進空冷條件下貝氏體形成，改善鋼板抗高溫PWHT軟化性，提高鋼板高溫SR后的強度，其中t為成品鋼板厚度，單位為mm。