[發(fā)明專利]PWHT后的韌性優(yōu)異的高強(qiáng)度壓力容器用鋼材及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580070638.5
• 申請(qǐng)日: 2015-12-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107109589B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金大優(yōu);嚴(yán)慶根
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: POSCO公司
• 主分類號(hào): C22C38/04
• 分類號(hào): C22C38/04;C22C38/02;C22C38/12;C22C38/06;C22C38/14;C22C38/18;C22C38/16;C22C38/08;C21D8/02
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王朋飛;張晶

本發(fā)明涉及一種適用于石油化學(xué)制造設(shè)備、儲(chǔ)罐、熱交換器、反應(yīng)堆、冷凝器等中的壓力容器用鋼材，更詳細(xì)地，涉及一種焊后熱處理(PWHT)后的強(qiáng)度和韌性依然優(yōu)異的壓力容器用鋼材及其制造方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適用于石油化學(xué)制造設(shè)備、儲(chǔ)罐、熱交換器、反應(yīng)堆、冷凝器等中的壓力容器用鋼材，更詳細(xì)地，涉及一種焊后熱處理(PWHT)后的強(qiáng)度和韌性依然優(yōu)異的壓力容器用鋼材及其制造方法。

背景技術(shù)

近來(lái)，由于石油化學(xué)制造設(shè)備、儲(chǔ)罐等設(shè)備的大型化及大容量?jī)?chǔ)存的要求，持續(xù)對(duì)用于上述設(shè)備中的壓力容器用鋼材進(jìn)行厚板化，尤其，由于在寒冷環(huán)境中的使用的增加，保證韌性的溫度在逐漸變低。

不僅如此，在通過(guò)焊接等工藝制造大型結(jié)構(gòu)物時(shí)，為了確保母材和焊接部的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，趨向于降低碳當(dāng)量(Ceq)并將雜質(zhì)控制在極限范圍內(nèi)。

與此同時(shí)，作為增強(qiáng)焊接部?jī)?nèi)部可靠性的另一種方法，有如下方案，即，實(shí)施PWHT(Post Weld Heat Treatment)來(lái)去除焊接部位的殘余應(yīng)力，從而防止結(jié)構(gòu)物的變形，確保形狀和尺寸的限定性。

通常，以結(jié)構(gòu)物整體為對(duì)象進(jìn)行PWHT，但是，即使局部地進(jìn)行PWHT，除焊接部以外的母材依然暴露在熱源中，因此可能會(huì)導(dǎo)致母材的物理性質(zhì)的劣化。因此，在進(jìn)行PWHT時(shí)，其之后的母材的質(zhì)量與設(shè)備的壽命有著密切的關(guān)聯(lián)性。

另外，對(duì)于主要由貝氏體(Bainite)、馬氏體(Martensite)、島狀馬氏體(MA)等硬質(zhì)相(Hard Phase)構(gòu)成的高強(qiáng)度壓力容器用鋼材來(lái)說(shuō)，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的PWHT時(shí)，母材通過(guò)碳的再擴(kuò)散、位錯(cuò)恢復(fù)、晶粒生長(zhǎng)(貝氏體或馬氏體界面移動(dòng))及碳化物的生長(zhǎng)、析出等一連的過(guò)程后，強(qiáng)度下降，而且還表現(xiàn)出延展性-脆性轉(zhuǎn)變溫度(DBTT)增大的傾向。

如上所述，作為防止進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的PWHT處理時(shí)伴隨的物理性質(zhì)下降的方法，有以下方法。第一，即使Ceq高，也增加能夠增大淬透性的合金元素的添加量，以在熱處理后也增大回火(tempered)的低溫相分率，減少?gòu)?qiáng)度降低量。第二，為了實(shí)現(xiàn)淬火-回火(quenching-tempering，Q-T)鋼的微細(xì)組織為由鐵素體和貝氏體組成的二相組織或者在這基礎(chǔ)上包含一定的馬氏體的三相組織，同時(shí)增強(qiáng)熱處理后的組織和位錯(cuò)密度沒(méi)有變化的鐵素體的基體相強(qiáng)度，可增加如Mo、Cu、Si、C等具有固溶強(qiáng)化效果的元素的含量。

但是，所述兩種方法都存在如下缺點(diǎn)，即，由于Ceq的增大，使得焊接熱影響部(HAZ)的韌性降低的可能性高，并且添加固溶強(qiáng)化元素，導(dǎo)致制造成本上升。

作為另一種方法，有利用稀土類元素的析出強(qiáng)化方法，這種方法在特定成分范圍和適用溫度條件下是有效的。

與此相關(guān)的專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了一種通過(guò)以下工藝能夠使PWHT保證時(shí)間長(zhǎng)達(dá)16小時(shí)的技術(shù)，所述工藝是對(duì)板坯進(jìn)行加熱及熱軋后，空冷至室溫，并在Ac1～Ac3轉(zhuǎn)變點(diǎn)加熱后進(jìn)行緩慢冷卻，其中，所述板坯以重量％計(jì)，包含：C：0.05～0.20％、Si：0.02～0.5％、Mn：0.2～2.0％、Al：0.005～0.10％及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)，且根據(jù)需要而進(jìn)一步包括Cu、Ni、Cr、Mo、V、Nb、Ti、B、Ca、稀土類元素中的一種或兩種以上。

但是，在鋼材的厚板化和焊接部條件惡劣時(shí)，通過(guò)上述技術(shù)獲得的PWHT保證時(shí)間變得非常不足，并且無(wú)法適用更長(zhǎng)時(shí)間的PWHT。

因此，需要研發(fā)一種在鋼材的厚板化及焊接部條件的惡劣化的情況下，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的PWHT后，強(qiáng)度和韌性也沒(méi)有降低，即，對(duì)于PWHT的抵抗性優(yōu)異的鋼材。

(專利文獻(xiàn)1)日本專利公開(kāi)號(hào)第1997-256037號(hào)

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題