[发明专利]一种500MPa级抗硫化物应力腐蚀开裂的压力容器用钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及压力容器用钢板制造领域，具体是指一种500MPa级抗硫化物应力腐蚀开裂的压力容器用钢板及其生产方法。

背景技术

腐蚀是对运输、贮存油（气）容器钢板的安全性带来威胁的主要形式之一，往往是造成钢板断裂、诱发灾难性事故的根源，而硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）和氢致开裂（HIC）两种不同类型的腐蚀开裂是造成含硫天然气、石油（气）腐蚀破坏的主要形式。在当今世界范围内，一方面随着人类社会对天然气、石油（气）需求量的日益增加，对许多含硫化氢（H2S）成分较高的天然气、石油（气）进行开采、输送和加工；另一方面随着管线输送压力以及压力容器贮压的提高，也造成硫化氢分压增大。这些因素必将使得输送、贮存油（气）容器钢板的SSCC、HIC问题更为突出，也是目前急需解决的主要问题之一。

在湿润的硫化氢（H₂S）环境条件下，工程上广泛应用的碳钢和低合金钢都有发生环境开裂的可能性。硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）和氢致开裂（HIC）均属于湿硫化氢引起的钢材开裂形式。因腐蚀而生成的原子氢很容易渗入钢中，并在局部聚集，致使在钢材内部产生沿轧制方向扩展的裂纹，并在相邻的裂纹相互连接时形成横截于厚度方向形似阶梯的特殊形状的裂纹现象，称为氢致开裂（简称HIC)，或在钢材的服役应力叠加、协同作用下，导致硫化物应力腐蚀开裂（简称SSCC）。其中SSCC危害最大，HIC与SSCC也经常并存。

近年来，我国在高强度管线钢、Q345R、A516GR70等生产中采取了低碳（≤0.06％)、超低硫（≤0.002％)、钙处理以及低的板卷卷取温度等工艺措施，使冲击值和抗腐蚀性能有了很大程度的改善，但与国外的实物性能水平还有一定的差距。究其原因，除上述工艺因素外，主要是与连铸坯结晶过程的成分偏析在轧制时造成少量沿轧制方向呈短条状的二次相有关。

为改善连铸坯成分偏析，日本和德国均采用磷含量≤0.01％硫含量≤0.002％的洁净钢控制技术，连铸过程采用了电磁搅拌以及铸坯轻压下的控制工艺。

宝钢和武钢在铁水预处理的基础上，对炉外精炼进行了较大程度的优化、改造，并且采用了合理的钙处理夹杂物变性技术，使钢种的洁净度得到了大幅度的提高，根除了由于夹杂物诱发的裂纹源。

500MPa级抗SSCC压力容器用钢板的性能指标要求大大高于常规压力容器用钢板，除满足抗硫化物应力腐蚀开裂、抗氢致开裂要求外，一般对钢板的带状组织、夹杂物、晶粒度、硬度、低温冲击、抗回火能力、抗层状撕裂、高温拉伸、碳当量等都有相应要求，要同时满足以上要求，生产难度非常大。

500MPa级抗硫化物应力腐蚀开裂的压力容器用钢板，以16-36mm厚度规格为例，要求下屈服强度达到325MPa以上，抗拉强度要求500-630MPa，伸长率≥21%，横向冲击KV2≥41J（试验温度0～-30℃），180°d=2a冷弯合格。以上常规性能要求随钢板厚度规格的增加略有降低。除此之外，通常要求抗硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）检验的门槛应力达到80%SMYS（标准屈服强度）甚至80%AYS（实际屈服强度）的水平。SSCC试验要求浸泡在过饱和酸性溶液中的试样在施加门槛应力的情况下，保持720小时不断裂，试验标准有NACE TM0177及GB/T 4157,而目前并没有一种能够生产500MPa级抗硫化物应力腐蚀开裂的压力容器用钢板的工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种500MPa级抗硫化物应力腐蚀开裂的压力容器用钢板及其生产方法，本发明洁净钢控制技术、铸坯智能轻压下技术以及连铸坯和钢板两次缓冷技术等工艺组合解决了连铸坯结晶过程的成分偏析在轧制时造成少量沿轧制方向呈短条状的二次相的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种500MPa级抗硫化物应力腐蚀开裂的压力容器用钢板，由以下质量百分比的组分制备而成：C：≤0.20%，Si：0.15-0.50%，Mn：≤1.35%，P：≤0.012%，S：≤0.002%，Nb+V+Ti: ≤0.10%，，Alt：0.020-0.050%，其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述的一种500MPa级抗硫化物应力腐蚀开裂的压力容器用钢板，其厚度为14～70mm。

本发明的工艺路线为：铁水预处理→转炉→钢包吹氩→LF→RH→连铸→铸坯下线缓冷→铸坯冷检冷送→铸坯加热→除鳞→轧制→矫直→钢板缓冷→正火→探伤→切割、取样→试样模拟焊后热处理（SR）→检验、标志→入库。