[发明专利]一种低温用钢、低温压力容器和管道用钢管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油化工、煤化工等应用的压力容器和压力管道领域，具体涉及一种低温用钢、低温压力容器和管道用钢管及其制备方法。

背景技术

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管，但是唯独缺乏-60℃级别的钢管，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。

专利文献CN104651717A公开了一种含稀土的X80钢级低温用无缝管线钢管，从X80这个牌号可以看出，该专利是用于油气远距离传输的管线钢，是通过添加稀土提高低温性能的高强管线钢，众所周知，通过淬火提高强度以后，提高低温性能很难，如果该发明不添加稀土，又采用淬火提高强度，含碳量又这么高，想达到-60℃那么高的冲击功根本不可能，而为了达到-60℃冲击韧性要求，采用正火工艺，强度级别则不可能达到X80级别。稀土金属的使用虽然解决了上述问题，但是其价格相对昂贵，使得投资成本增加。

Ni系钢是目前本领域广泛应用于低温的钢材料，这类钢管材料通过添加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。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种低温用钢、低温压力容器和管道用钢管及其制备方法。由所述低温用钢制备的低温压力容器和管道用钢管的耐低温性能良好：在-60℃以上温度具有较高韧性。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种低温用钢，以该钢的重量为基准，所述钢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％，[N]≤60ppm，[O]≤20ppm，[H]≤2ppm，其余为Fe和不可避免的杂质，其中，各组分的含量均不为0。

根据本发明的第二方面，本发明提供了一种采用如上所述的低温用钢制备的低温压力容器和管道用钢管，该钢管的实际晶粒度为6级或更细。

根据本发明的第三方面，本发明提供了一种所述低温压力容器和管道用钢管的制备方法，该方法包括如下步骤：

1)钢的炼制：对原料进行冶炼，再进行炉外精炼，最后进行真空处理；

2)钢管成型：通过连铸或模铸的方法制造管坯，再采用轧制法成型；

3)热处理：成型钢管的交货状态为正火或正火+回火。

利用本发明的低温用钢制得的钢管的力学性能包括：其中，室温力学性能包括：屈服强度≥415MPa，抗拉强度为550～630MPa，纵向延伸率A_50mm≥36％。当所述钢管的直径Φ≥76mm，且壁厚≥14mm时，所述钢管在-60℃下的冲击吸收能量KV2≥65J。本发明的低温压力容器和管道用钢管在-60℃以上温度具有较高的韧性。

具体实施方式

为使本发明更加容易理解，下面将结合实施例来详细说明本发明，这些实施例仅起说明性作用，并不用于限制本发明。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种低温用钢，以该钢的重量为基准，所述钢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％，[N]≤60ppm，[O]≤20ppm，[H]≤2ppm，其余为Fe和不可避免的杂质，其中，各组分的含量均不为0。