【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超低温材料的，具体为液态储氢用超低温材料的加工方法。
技术介绍
1、在氢能装备领域，大型高压气态储氢容器向轻量化、高压化、低成本、质量稳定的方向发展，但因其储氢量较低，使用成本较高。超低温液化储氢是利用低温将氢气冷凝成液体储存，储氢密度大大高于高压气体储氢密度，是重要的发展方向，是未来最重要的储氢方式之一。因液化后的液态氢，存储温度极低，达到-269℃，对储氢设备材料抗低温性能和氢致腐蚀的要求极高。目前在-70～-196℃条件下使用的材料多为ni系低温钢，ni含量在0.5％-9％之间。达到-269℃超低温储氢材料工艺技术在国内市场的推广应用仍面临不少的技术瓶颈需要解决，对储氢材料及焊接关键技术国产化尚有待突破；为此，急需研发液态储氢用超低温材料及其对应的加工方法。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提供了液态储氢用超低温材料的加工方法，其对材料的化学成分及微量元素进行控制，通过锻造工艺以及固溶处理，满足超低温液态储氢容器对材料的抗低温韧性和抗腐蚀性的要求。
2、液态储氢用超低温材料的加工方法，其特征在于，其包括如下步骤：
3、s1、确定奥氏体不锈钢锻件材料的化学成分元素配比，从而使得获得的奥氏体不锈钢锻件材料适用于工作压力≥0.1mpa，设计压力≤1.2mpa，工作温度-269℃的环境用于储存介质液氢、液氦；
4、s2、将原材料通过冶炼获得对应的锻件；
5、s3、通过锻造变形工艺获得晶粒度达到5级以上的锻造坯料；
6、s4、将锻造坯料进行固溶处理；
7、s5、进行奥氏体稳定化处理。
8、其进一步特征在于：
9、步骤s1中，确定奥氏体不锈钢锻件材料的化学成分元素质量配比百分比如下，c:≤0.03％，si：≤0.75％，mn：≤2％，p：≤0.020％，s：≤0.015％，ni:11％～14％，cr：16～18％，mo：2％～3％，n：0.06％～0.1％，其余为fe及不可避免的杂质；
10、非金属夹杂物按照gb/t10561的b法进行评定，锻件非金属夹杂物应满足：硫化物类a类、氧化铝类b类、硅酸盐类c类及球状氧化物类d类、单颗粒球状类ds类粗系和细系均不大于1.5级，且应满足a+c≤2.5，b+d+ds≤2.5，总数a+b+c+d+ds≤4.5；
11、步骤s2中，材料冶炼方式为碱性电炉冶炼+钢包精炼+真空脱气+氩气保护浇注生产本质细晶粒镇静钢，并经电渣重熔获得对应的锻件；
12、步骤s3锻造变形工艺采用形变强化的方法手段，其控制最后一火次的锻造变形温度和变形量，锻造加热温度1100-1150℃，变形量大于30％，充分破碎晶粒，使得晶粒度达到5级以上；
13、步骤s4中的固溶处理用于减轻晶粒长大倾向，充分溶解固溶碳化物，得到过饱和固溶体，避免碳化物在晶界析出；
14、步骤s5的奥氏体稳定化处理需要严格控制稳定化处理时间，防止在加热过程中碳化物聚集长大；
15、在步骤s5之后需要进行s6取样，之后进行s7性能和组织检测，经过s7性能和组织检测合格后的锻件用于制造储存介质液氢、液氦的压力容器。
16、步骤s7的性能和组织检测包括力学性能检测、马氏体转变测量检测、晶粒度检测、非金属夹杂物检测、无损检测；
17、合格品的力学检测满足：抗拉强度rm的范围为≥490mpa，屈服强度rp0.2的范围为≥210mpa,-196℃夏比冲击试验kv2中吸收功≥100j,-269℃夏比冲击试验kv2中吸收功≥55j、硬度hbw≤187。
18、液态储氢用超低温材料，其特征在于：其化学成分元素质量配比百分比如下，c:≤0.03％，si：≤0.75％，mn：≤2％，p：≤0.020％，s：≤0.015％，ni:11％～14％，cr：16～18％，mo：2％～3％，n：0.06％～0.1％，其余为fe及不可避免的杂质。
19、其进一步特征在于：
20、液态储氢用超低温材料的奥氏体稳定化稳定性系数不小于0；液态储氢用超低温材料低温下马氏体自发转变温度不高于与介质直接接触容器的最低设计金属温度，即材料的抗腐蚀能力满足存储液态氢介质在-269℃超低温下不产生马氏体转变；且液态储氢用超低温材料的铁素体含量不大于3。
21、采用上述技术方案后，对材料的化学成分及微量元素进行控制，其在常规s316材料化学成分的基础上，优化了材料化学成分元素的含量，对p、s有害元素含量进行了严格控制，限制了si含量，提高了ni元素含量，添加了n元素含量，成分配比满足奥氏体稳定化稳定性系数不小于0；低温下马氏体自发转变温度不高于与介质直接接触容器的最低设计金属温度，即在-269℃下材料不产生马氏体转变；且铁素体含量不大于3的要求；之后通过锻造工艺使得充分破碎晶粒，晶粒度达到5级以上；再通过固溶处理严格控制保温温度与时间，减轻晶粒长大倾向，充分溶解固溶碳化物，得到过饱和固溶体，保证固溶充分，冷却充分，防止铁素体相的生成，抑制碳化物在晶间析出；其对材料的化学成分及微量元素进行控制，通过锻造工艺和固溶处理，满足超低温液态储氢容器对材料的抗低温韧性和抗腐蚀性的要求。
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1.液态储氢用超低温材料的加工方法，其特征在于，其包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的液态储氢用超低温材料的加工方法，其特征在于：步骤S1中，确定奥氏体不锈钢锻件材料的化学成分元素质量配比百分比如下，C:≤0.03％，Si：≤0.75％，Mn：≤2％，P：≤0.020％，S：≤0.015％，Ni:11％～14％，Cr：16～18％，Mo：2％～3％，N：0.06％～0.1％，其余为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的液态储氢用超低温材料的加工方法，其特征在于：非金属夹杂物按照GB/T10561的B法进行评定，锻件非金属夹杂物应满足：硫化物类A类、氧化铝类B类、硅酸盐类C类及球状氧化物类D类、单颗粒球状类Ds类粗系和细系均不大于1.5级，且应满足A+C≤2.5，B+D+Ds≤2.5，总数A+B+C+D+Ds≤4.5。
4.根据权利要求1所述的液态储氢用超低温材料的加工方法，其特征在于：步骤S2中，材料冶炼方式为碱性电炉冶炼+钢包精炼+真空脱气+氩气保护浇注生产本质细晶粒镇静钢，并经电渣重熔获得对应的锻件。
5.根据权利
6.根据权利要求1所述的液态储氢用超低温材料的加工方法，其特征在于：步骤S4中的固溶处理用于减轻晶粒长大倾向，充分溶解固溶碳化物，得到过饱和固溶体，避免碳化物在晶界析出。
7.根据权利要求1所述的液态储氢用超低温材料的加工方法，其特征在于：步骤S5的奥氏体稳定化处理需要严格控制稳定化处理时间，防止在加热过程中碳化物聚集长大。
8.根据权利要求1所述的液态储氢用超低温材料的加工方法，其特征在于：在步骤S5之后需要进行S6取样，之后进行S7性能和组织检测，经过S7性能和组织检测合格后的锻件用于制造储存介质液氢、液氦的压力容器。
9.液态储氢用超低温材料，其特征在于：其化学成分元素质量配比百分比如下，C:≤0.03％，Si：≤0.75％，Mn：≤2％，P：≤0.020％，S：
10.根据权利要求9所述的液态储氢用超低温材料，其特征在于：奥氏体稳定化稳定性系数不小于0；液态储氢用超低温材料低温下马氏体自发转变温度不高于与介质直接接触容器的最低设计金属温度，即材料的抗腐蚀能力满足存储液态氢介质在-269℃超低温下不产生马氏体转变；且液态储氢用超低温材料的铁素体含量不大于3。
...【技术特征摘要】
1.液态储氢用超低温材料的加工方法，其特征在于，其包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的液态储氢用超低温材料的加工方法，其特征在于：步骤s1中，确定奥氏体不锈钢锻件材料的化学成分元素质量配比百分比如下，c:≤0.03％，si：≤0.75％，mn：≤2％，p：≤0.020％，s：≤0.015％，ni:11％～14％，cr：16～18％，mo：2％～3％，n：0.06％～0.1％，其余为fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的液态储氢用超低温材料的加工方法，其特征在于：非金属夹杂物按照gb/t10561的b法进行评定，锻件非金属夹杂物应满足：硫化物类a类、氧化铝类b类、硅酸盐类c类及球状氧化物类d类、单颗粒球状类ds类粗系和细系均不大于1.5级，且应满足a+c≤2.5，b+d+ds≤2.5，总数a+b+c+d+ds≤4.5。
4.根据权利要求1所述的液态储氢用超低温材料的加工方法，其特征在于：步骤s2中，材料冶炼方式为碱性电炉冶炼+钢包精炼+真空脱气+氩气保护浇注生产本质细晶粒镇静钢，并经电渣重熔获得对应的锻件。
5.根据权利要求1所述的液态储氢用超低温材料的加工方法，其特征在于，步骤s3锻造变形工艺采用形变强化的方法手段，其控制最后一火次的锻造变形温度和变形量...
【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞庆，温铁军，马晗珺，
申请(专利权)人：无锡宏达重工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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