[發明專利]抗高溫PWHT軟化的低焊接裂紋敏感系數原油儲罐用高強韌性鋼板及其制造方法

有效

• 申請號: 201610082273.4
• 申請日: 2016-02-05
• 公開（公告）號: CN105671436B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 黃少文;馬光亭;周平;杜顯彬;張長宏;霍孝新;王月香;陳永南;孫雪嬌;高海軍;王晶;莊嚴
• 申請（專利權）人: 山東鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/08
• 分類號: C22C38/08;C22C38/12;C22C38/14;C22C38/04;C22C38/02;C22C38/06;C21D8/02
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司11472
• 代理人: 王宇楊,陳琳琳

技術領域

本發明屬于10萬m³-15萬m³大型原油儲罐用高強韌性鋼板制造領域，特別涉及一種抗高溫模擬焊后熱處理(PWHT)軟化的低焊接裂紋敏感系數高強韌性大型原油儲罐用鋼板及其制備方法。

背景技術

大型原油儲罐用高強韌性鋼板一般要求屈服強度≥490MPa以上，抗拉強度為610-730MPa，斷后伸長率≥17％，20橫向沖擊功≥80J，鋼板以調質狀態交貨。為確保鋼板兼備高強韌性及良好焊接質量，一般采用低碳成分設計，科學合理的復合添加Mn、Si、Ni、Mo、Nb、V、Ti多種合金元素。另外，這類大型原油儲罐一般位于沿海地區，復雜苛刻的海洋性氣候，大線能量焊接導致油罐在焊縫質量控制難度加大。因此，為防止鋼板焊接過程冷裂紋和再熱裂紋的產生，10萬m³-15萬m³大型原油儲罐用高強韌性鋼板的技術文件一般均對低焊接裂紋敏感系數(Pcm)、再熱裂紋敏感系數(PSR)有嚴格的規定。

為改善焊接接頭的顯微組織和力學性能，消除焊接殘余應力，大型原油儲罐的關鍵部位在焊接成型后，一般都需要進行焊后熱處理。毫無避免的，靠近焊縫處的母材經歷相應的熱處理后，母材鋼板的力學性能有下降的趨勢。因此，為確保大型儲罐的安全運行，大多儲罐設計文件要求32mm-40mm的厚鋼板具有抗高溫PWHT軟化性能，即：鋼板經過淬火+回火熱處理后，需額外進行高溫、緩慢加熱、長時間保溫的模擬焊后熱處理(PWHT)，模擬焊后熱處理后的力學性能指標滿足標準或具體工程設計文件要求。

目前已公布的關于原油儲罐用鋼板的專利文獻(例如：CN 102936684 A)采用TMCP+回火熱處理的低成本工藝路線生產16-32mm厚度儲油罐用12MnNiVR鋼板。其制備過程中鋼板中添加了較多Mo、Ni等貴金屬，尤其是32mm厚度鋼板對應的實施例，Mo含量為0.25％，Ni含量為0.40％，Cr含量為0.25％。一方面，這些貴金屬的添加導致成本大幅增加，低成本生產失去意義；另一方面，沒有考慮鋼板Pcm和PSR控制，焊接過程中產生冷裂紋和再熱裂紋傾向增加，建造風險加大。對于原油儲罐用鋼，一般需要對30mm厚度以上的鋼板進行模擬焊后熱處理，該發明中沒有涉及這一重要過程。另外，實施例的屈服強度在530MPa-575MPa，抗拉強度為635MPa-675MPa，經過高溫、緩慢加熱、長時間保溫模擬焊后熱處理后，鋼板的強度將不能保證。

發明內容

本發明主要目的在于克服經保溫模擬焊后熱處理后鋼板的強度無法保證的缺陷，通過合理的化學成分設計，采用控制軋制與在線控制冷卻及淬火+回火工藝生產用于建造10萬m³-15萬m³大型原油儲罐的抗高溫PWHT軟化的低焊接裂紋敏感系數高強韌性鋼板。

為實現上述目的，本發明的抗高溫PWHT軟化的低焊接裂紋敏感系數大型原油儲罐用高強韌性鋼板，其化學成分(重量％)為：

C：0.07％-0.12％、Si：0.15％-0.30％、Mn：1.40％-1.60％、S≤0.010％、P≤0.015％、Mo：0.05％-0.15％，Ni：0.20％-0.35％，Nb：0.015％-0.035％、V：0.030％-0.060％、Ti：0.010％-0.030％，Alt：0.015％-0.045％，其余為Fe和微量雜質。

優選的，所述鋼板中氣體元素含量為為：O≤0.0030％，N：0.0020％-0.0045％，H≤0.00015％。P_cm≤0.21％，P_SR≤-0.50％。

優選地，鋼板厚度為20-30mm時，其化學成分及重量百分比含量為：

C：0.09％-0.12％、Si：0.15％-0.30％、Mn：1.45％-1.55％、S≤0.008％、P≤0.015％、Mo：0.06％-0.10％，Ni：0.20％-0.25％，Nb：0.020％-0.030％、V：0.045％-0.055％、Ti：0.015％-0.025％，Alt：0.020％-0.040％，O≤0.0025％，N：0.0020％-0.0045％，H≤0.00015％。P_cm≤0.21％，P_SR≤-0.50％，其余為Fe和微量雜質。

優選地，鋼板厚度為30-40mm時，其化學成分及重量百分比含量為：