一种低温用压力容器钢板及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种低温用压力容器钢板及其制备方法，以该钢板的重量为基准，所述钢板含有按重量百分数计的以下化学成分：C：0.09～0.16％，Si：0.15～0.50％，Mn：0.85～1.70％，S：≤0.010％，P：≤0.020％，Ni：0.30～0.86％，Nb：≤0.05％，Cu：≤0.30％，V：≤0.05％，Als：0.015～0.080％，其余为Fe和不可避免的杂质，其中，各组分的含量均不为0；所述钢板的无塑性转变温度NDT＜‑70℃。本发明专利技术的钢板耐低温性能良好：在‑60℃以上温度具有较高韧性，钢板的冲击吸收能量KV2≥67J。

A steel plate for low temperature pressure vessel and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种低温用压力容器钢板及其制备方法
本专利技术涉及石油化工、煤化工等应用的压力容器领域，具体涉及一种低温用压力容器钢板及其制备方法。
技术介绍
随着国内对清洁能源的需求越来越大，炼油、化工、煤化工、煤制气和LNG的装置也大量上马。这些装置中，压力容器、换热器及压力管道占总设备投资的60％以上，因此，上述各部件的制备材料除了满足其应用的基本要求，还应该考虑其经济性。另外，此类装置一般都存在一个特点：低温工况。为了对付这种环境，国内外已经开发出-40℃、-45℃、-50℃、-70℃、-100℃级别的低温低合金钢板，但是唯独缺乏-60℃级别的钢板，这给工程设计、制造、采购和施工带来不便。有时会存在过度使用问题，如本来可以选择-60℃级别的，却不得不选择-70℃级别的，造成不必要的浪费。Ni系钢是目前本领域广泛应用于低温的钢板材料，这类钢板材料通过添加Ni来提高低温韧性，但其仍存在低温强度低，韧性和塑性不可兼得，价格昂贵等问题。因此，有必要开发一种基于Ni系钢的低温用钢板。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种低温用压力容器钢板及其制备方法。所述低温用压力容器钢板的耐低温性能良好：在-60℃以上温度具有较高韧性和强度。根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种低温用压力容器钢板，以该钢板的重量为基准，所述钢板含有按重量百分数计的以下化学成分：C：0.09～0.16％，Si：0.15～0.50％，Mn：0.85～1.70％，S：≤0.010％，P：≤0.020％，Ni：0.30～0.86％，Nb：≤0.05％，Cu：≤0.30％，V：≤0.05％，Als：0.015～0.080％，其余为Fe和不可避免的杂质，其中，各组分的含量均不为0；所述钢板的无塑性转变温度NDT＜-70℃。根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种所述低温用压力容器钢板的制备方法，该方法包括如下步骤：1)钢的炼制：对原料进行冶炼，再依次进行炉外精炼和真空处理；2)钢板成型：通过连铸或模铸制造钢坯，再采用热轧或锻造成型；3)热处理：成型钢板的交货状态为正火或正火+回火。本专利技术的低温用压力容器钢板的性能如下：室温力学性能包括：当钢板的厚度T≤80mm时，所述钢板的屈服强度≥415MPa，抗拉强度为550～630MPa；纵向延伸率A50mm≥36％；当钢板的厚度80mm＜T≤120mm时，所述钢板的屈服强度≥405MPa，抗拉强度为520～610MPa；纵向延伸率A50mm≥32％。所述钢板在-60℃下的冲击吸收能量KV2≥67J；所述钢板的无塑性转变温度NDT＜-70℃；所述钢板的断面收缩率RZ≥45％。本专利技术的低温用压力容器钢板在-60℃以上温度具有较高的韧性和强度。具体实施方式为使本专利技术更加容易理解，下面将结合实施例来详细说明本专利技术，这些实施例仅起说明性作用，并不用于限制本专利技术。根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种低温用压力容器钢板，以该钢板的重量为基准，所述钢板含有按重量百分数计的以下化学成分：C：0.09～0.16％，Si：0.15～0.50％，Mn：0.85～1.70％，S：≤0.010％，P：≤0.020％，Ni：0.30～0.86％，Nb：≤0.05％，Cu：≤0.30％，V：≤0.05％，Als：0.015～0.080％，其余为Fe和不可避免的杂质，其中，各组分的含量均不为0；所述钢板的无塑性转变温度NDT＜-70℃。优选地，本专利技术的低温用压力容器钢板，以该钢板的重量为基准，所述钢板含有按重量百分数计的以下化学成分：C：0.10～0.15％，Si：0.15～0.45％，Mn：1.05～1.58％，S：≤0.009％，P：≤0.016％，Ni：0.42～0.76％，Nb：≤0.04％，Cu：≤0.28％，V：≤0.03％，Als：0.018～0.065％，其余为Fe和不可避免的杂质，其中，各组分的含量均不为0；所述钢板的无塑性转变温度NDT＜-75℃。根据本专利技术，所述低温用压力容器钢板中主要化学成分的作用如下：C：碳可以通过间隙固溶提高钢强度，是强化结构钢最有效的元素，而且也是最经济的元素，然而碳对韧性、塑性、焊接性等有不利的影响，因此基于钢的强韧性、焊接性等各性能的匹配，本专利技术的C的含量控制在0.09wt％～0.16wt％之间，优选C的含量为0.10wt％～0.15wt％。Si：硅在钢中起脱氧作用，也有一定的固溶强化效果，硅除了能够抑制锰偏聚外，还可以抑制磷的晶界偏聚，但钢中硅含量过高会使钢出现脆性，为了保证韧性，本专利技术的Si的含量控制在0.15wt％～0.50wt％之间，优选Si的含量为0.15wt％～0.45wt％。Mn：锰是奥氏体稳定元素，同时也是基体强化元素，可以通过沉淀强化来提高强度，锰还可以提高材料的淬透性，过低则强度达不到要求，过高则影响材料的韧性，而且硅和锰以一定的比例存在于钢中，还有利于抑制彼此偏聚，因此，将Mn的含量控制在0.85wt％～1.70wt％范围内，优选Mn的含量为1.05wt％～1.58wt％。S、P：在钢中属于杂质元素，应尽可能降低含量。硫易与金属元素锰形成析出物硫化锰，降低低温韧性，S的含量控制在0.010wt％以下，优选S的含量≤0.009wt％；磷容易在晶界偏聚，降低晶界抗裂纹扩展能力，降低低温韧性，将P的含量控制在0.020wt％以下，优选P的含量≤0.016wt％。Ni：镍是非碳化物形成元素，在钢中主要起到固溶强化的作用，尤其是对材料在低温下的稳定性至关重要，是金属元素中最好的降低韧脆转变温度元素，有利于提高材料的淬透性和强度，同时还能提高材料的低温塑性，出于经济性考虑，将Ni的含量控制为0.30wt％～0.86wt％，优选Ni的含量为0.42wt％～0.76wt％。Nb：铌的碳氮化合物应变诱导析出发挥沉淀强化作用，同时阻止热加工过程中晶粒的长大。如果其含量偏高，则连铸钢坯易裂，影响钢板的成材率，本专利技术控制Nb的含量≤0.05wt％，优选Nb的含量≤0.04wt％。Cu：铜可以稳定奥氏体，显著提高碳的活度，促进合金碳化物的析出，从而可以间接发挥细化转变组织和析出强化的作用，将Cu的含量控制在≤0.30wt％的范围内，优选Cu的含量≤0.28wt％。V：钒显著增加钢板的再热裂纹敏感性，同时与钢中的铌之间交互作用，起到铌钒复合强化的作用，从而弥补了因钢中碳含量下降所造成的钢板强度的下降状况，限制V的含量≤0.05wt％，优选V的含量≤0.03wt％。Als：酸溶铝具有细化晶粒的作用，炼钢生产工艺中为了降低钢中的含氧量，常用铝、钡、钙、硅、锰等脱氧材料(或其复合合金)与氧发生反应成氧化物炉渣上浮到钢水上层而降低钢中的氧含量，其中铝是优良的脱氧剂，铝易与氧反应生成Al2O3(极少量氮化铝)，同时有部分单质铝溶入钢中，这部分单质铝可被酸溶解称为酸溶铝，本专利技术控制Als的含量在0.015wt％～0.080wt％范围之内，优选Als的含量为0.018wt％～0.065wt％。根据本专利技术，上述优选范围内的各组分能够进一步提高低温用压力容器钢板在室温下的屈服强度、抗拉强度及纵向延伸率；以及钢板在-60℃下的冲击吸收能量和其在厚度方向(Z向)拉伸的断面收缩率。根据本专利技术，所述钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温用压力容器钢板，其特征在于，以该钢板的重量为基准，所述钢板含有按重量百分数计的以下化学成分：C：0.09～0.16％，Si：0.15～0.50％，Mn：0.85～1.70％，S：≤0.010％，P：≤0.020％，Ni：0.30～0.86％，Nb：≤0.05％，Cu：≤0.30％，V：≤0.05％，Als：0.015～0.080％，其余为Fe和不可避免的杂质，其中，各组分的含量均不为0；所述钢板的无塑性转变温度NDT＜‑70℃。

【技术特征摘要】
1.一种低温用压力容器钢板，其特征在于，以该钢板的重量为基准，所述钢板含有按重量百分数计的以下化学成分：C：0.09～0.16％，Si：0.15～0.50％，Mn：0.85～1.70％，S：≤0.010％，P：≤0.020％，Ni：0.30～0.86％，Nb：≤0.05％，Cu：≤0.30％，V：≤0.05％，Als：0.015～0.080％，其余为Fe和不可避免的杂质，其中，各组分的含量均不为0；所述钢板的无塑性转变温度NDT＜-70℃。2.如权利要求1所述的低温用压力容器钢板，其中，以该钢板的重量为基准，所述钢板含有按重量百分数计的以下化学成分：C：0.10～0.15％，Si：0.15～0.45％，Mn：1.05～1.58％，S：≤0.009％，P：≤0.016％，Ni：0.42～0.76％，Nb：≤0.04％，Cu：≤0.28％，V：≤0.03％，Als：0.018～0.065％，其余为Fe和不可避免的杂质，其中，各组分的含量均不为0；所述钢板的无塑性转变温度NDT＜-75℃。3.如权利要求1或2所述的低温用压力容器钢板，其中，所述钢板中的气体含量：[N]≤50ppm，[O]≤15ppm，[H]≤1.5ppm。4.如权利要求1所述的低温用压力容器钢板，其中，所述钢板含有的A类、B类、C类、D类和DS类夹杂物均不大于0....

【专利技术属性】
技术研发人员：王金光，尹青锋，张迎恺，武铜柱，陈凯力，
申请(专利权)人：中国石化工程建设有限公司，中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11