[發明專利]一種臨氫設備用超大厚度鋼板及其制備方法

有效

• 申請號: 201610241717.4
• 申請日: 2016-04-19
• 公開（公告）號: CN105861941B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 張建;李經濤;孟憲震;劉海寬;高助忠;吳小林;林濤;趙琳;張軍;徐偉;周海燕;惲鵬程
• 申請（專利權）人: 江陰興澄特種鋼鐵有限公司
• 主分類號: C22C38/18
• 分類號: C22C38/18;C22C38/08;C22C38/16;C22C38/60;C22C38/12;C21D8/02
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務所(普通合伙)32210
• 代理人: 孫燕波

技術領域

本發明屬于煉鋼生產技術領域，具體涉及一種厚度為200mm的超大厚度臨氫設備用鋼板及生產工藝。

背景技術

臨氫設備是指在含有氫氣的高溫、高壓環境中使用的承壓設備，包括加氫反應器、換熱器、分離器等。隨著我國臨氫設備的規格越來越大，設備所承受的壓強也越來越大，臨氫設備用制作鋼板開始向高強度、超大厚度方向發展。

目前，鋼廠使用的200mm及以上超大厚度臨氫設備用鋼板均采用鍛造工藝生產，鍛造過程中鋼錠需要反復多次加熱，成材率較低，成本極高，且鍛造后鋼板表面質量較差需要進一步精加工，因此鍛造工藝生產超大厚度鋼板存在成本高、周期長等問題。目前，急需一種采用低成本、短周期工藝生產的該類鋼板以滿足用戶需求。

發明內容

本發明的目的是解決現有鍛造工藝生產臨氫設備用200mm厚度鋼板成材率低、成本高、周期長的技術難題，提供一種新的臨氫設備用超大厚度鋼板及生產工藝。本發明鋼板具有超大厚度、適中的強度，優良的低溫沖擊韌性，良好的高溫性能，優異的抗層狀撕裂性能及焊接性能，滿足臨氫設備的要求，可應用于加氫反應器、換熱器、分離器等關鍵設備的制造。

本發明解決上述問題所采用的技術方案為：一種臨氫設備用超大厚度鋼板，鋼板的厚度最大為200mm，該鋼板的化學成分按重量百分比計為C≤0.15%，Mn：0.40～0.60%，Si≤0.10%，P≤0.010%，S≤0.005%，Cr：1.50～2.50%，Mo：0.90～1.10%，Ni≤0.20%，Cu≤0.20%，V≤0.35%，Nb≤0.05%，Sb≤0.003%，Sn≤0.010%，As≤0.010%，O≤0.003%，H≤ 0.0002%，Al_總≤0.04%，余量為Fe及不可避免的雜質元素。

優選地，鋼板的厚度為200mm，鋼板主體組織為貝氏體，鋼板的化學成分按重量百分比計為C：0.11～0.15%，Mn：0.40～0.60%，Si：0.05～0.10%，P≤0.008%，S≤0.003%，Cr：2.10～2.50%，Mo：1.00～1.10%，Ni≤0.20%，Cu≤0.20%，V：0.30～0.35%，Nb：0.03～0.05%，Sb≤0.001%，Sn≤0.001%，As≤0.001%，O≤0.002%，H≤0.0002%，Al_總≤0.02%，余量為Fe及不可避免的雜質元素。

本發明臨氫設備用超大厚度鋼板化學成分的確定原理：

C主要與其它金屬元素形成碳化物，能夠起到析出強化的作用，提高鋼板強度；Si在煉鋼時還原劑和脫氧劑，有一定的固溶強化作用；Mn起固溶強化作用，同時降低相變溫度；Ni能夠提高鋼板低溫沖擊韌性和降低韌脆轉變溫度；Cr能大幅提高的淬透性，提高鋼的強度和硬度，提高回火穩定性，但Gr含量過高的情況下也會降低鋼的韌性和塑性；Cr與Ni形成析出相有利于鋼的高溫蠕變性能；Mo提高淬透性和回火穩定性；V存在于碳化物中通過細化晶粒提高鋼板強度，也可提高淬透性；Nb主要起到細化晶粒，抑制奧氏體晶粒長大，提高強度和低溫沖擊韌性的作用；P、S是有害元素，P增加鋼的脆性，降低鋼的焊接性能，降低塑性和冷加工性能，S降低鋼的延展性和韌性，在熱加工過程中容易造成鋼板表面的裂紋，故盡量減少P、S含量；Sb、Sn、As是有害元素，容易在晶界偏析，降低鋼的抗回火脆化性能，應盡量減少；H增加鋼的氫脆傾向，應盡量降低其含量。

本發明的另一目的是提供制備上述臨氫設備用超大厚度鋼板的方法，包括如下步驟：

1）冶煉：采用電弧爐冶煉然后進行LF精煉爐精煉，鋼液溫度達到1680～1750℃時轉入VD真空脫氣爐進行脫氣處理，VD爐真空處理的真空度≤67Pa，真空保持時間為20～25min；

2）澆鑄：鋼液采用45噸扁鋼錠模進行澆鑄，過熱度為20～30℃，得到長方形斷面的鋼錠，鋼錠上口厚度1020mm，下口厚度820mm；

3）加熱：鋼錠置于均熱爐內加熱，溫度低于1000℃時控制加熱速率不高于80℃/h，均熱段溫度為1240±20℃，均熱段保溫時間16～20h，通過均熱段保溫，將鋼中的碳化物充分溶解到奧氏體中，在軋制和冷卻過程碳化物彌散析出，起到釘扎晶界，細化晶粒的作用；

4）軋制：采用二次成材，第一次將鋼錠軋制成400～450mm厚度的中間坯，第一次軋制的壓下率45～60%；