[发明专利]一种抗硫化物应力腐蚀开裂用薄钢板及其生产方法

说明书

本发明公开了一种抗硫化物应力腐蚀开裂用薄钢板及其生产方法，所述钢板化学成分及重量百分含量为：C：0.16～0.18%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.15～1.30%，P≤0.008%，S≤0.002%，Al：0.020～0.040%，Nb≤0.020%，Ca：0.0015～0.0030%，O≤0.003%，余量为Fe和不可避免的杂质。生产方法包括加热、轧制和热处理工序。本发明采用洁净钢的工艺，合适的加热工艺和热处理工艺，钢板具有纯净度高，屈服强度适中，‑30℃低温冲击韧性优良，抗层状撕裂性能优良和抗硫化物应力腐蚀开裂性能优良等特点，能够满足压力容器用耐腐蚀钢的要求。

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种抗硫化物应力腐蚀开裂用薄钢板及其生产方法。

背景技术

近年来，随着国民经济建设的迅猛发展，对于抗硫化物应力腐蚀开裂用薄钢板的需求日益突出，市场对于抗硫化物应力腐蚀开裂用薄钢板的需求越来越大。长期以来由于缺乏必要的生产设备和技术支撑，同时由于国内没有生产抗硫化物应力腐蚀开裂用薄钢板的成熟经验，致使不能满足国内市场的需求，严重制约了我国国民经济建设的发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种抗硫化物应力腐蚀开裂用薄钢板；本发明还提供了抗硫化物应力腐蚀开裂用薄钢板的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:一种抗硫化物应力腐蚀开裂用薄钢板，所述钢板包含的化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.16～0.18%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.15～1.30%，P≤0.008%，S≤0.002%，Al：0.020～0.040%，Nb≤0.020%，Ca：0.0015～0.0030%，O≤0.003%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述薄钢板的厚度为8-25mm。

本发明各组分及含量的作用机理是：应力导向氢致开裂是在应力引导下，在夹杂物与缺陷处因氢聚集而形成的成排小裂纹沿垂直于应力的方向发展，及向压力容器与管道的壁厚方向发展。应力集中常为裂纹缺陷或应力腐蚀裂纹所引起。

材料的耐腐蚀敏感性与其组织、夹杂物、成分、残余应力等因素密切相关。一般而言强度高的材料有高耐腐蚀用钢的敏感性。材料对耐腐蚀用钢敏感性与带状组织密切相关，因为C、Mn等元素的偏析导致的带状组织是良好的输氢通道。降低碳当量、控制偏析、细化晶粒等改善带状组织的措施可以有效降低材料的耐腐蚀用钢敏感性。充分利用Nb形成碳氮化物，通过在钢组织中的溶解和析出对钢进行晶粒细化和沉淀强化。通过微合金化，可以降低影响韧性和焊接性能最大的碳含量，确保在低碳含量情况下仍获得高的强度、良好的低温冲击韧性。微合金化元素Nb能与碳、氮结合成碳化物、氮化物和碳氮化物，在高温下溶解，在低温下析出，加热时阻碍原始奥氏体晶粒长大，在轧制过程中抑制再结晶及再结晶后的晶粒长大，在低温时析出强化，以得到细小的晶粒尺寸和理想的组织，保证板厚1/2处低温冲击韧性、良好的强韧配合和腐蚀性能。同时采用低速大压下工艺，增加道次压下率，适当进行晾钢轧制，充分挥微合金元素Nb碳氮化物析出质点固定亚晶界而阻止奥氏体晶粒再结晶，进一步细化晶粒和强化基体的作用，轧制后期最少有三道次压下率大于80%，以得到细小的晶粒尺寸和理想的组织，保证低温冲击韧性、良好的强韧配合和腐蚀性能。

夹杂物特别是MnS的形状十分重要，MnS在高温时容易塑性变形，热轧所形成的片状MnS在随后的热处理过程中难以改变。MnS/αFe的界面对氢原子来说是很深的“陷井”，与氢的结合很强，可以富积氢而形成氢分子；积累的氢气压力很高时，可以引起界面的开裂。因而降低材料中的含S量，或是加入钙或稀土元素以改变硫化物的形状，是降低耐腐蚀用钢敏感性的有效措施。

碳：碳是稳定奥氏体的元素，随着碳含量增加容易出现碳化物偏析，造成偏析区的硬度与周围组织出现差异，导致耐腐蚀。

硅：含量偏高时焊缝及热影响区的硬度无法控制，同时Si元素易偏析于晶粒边界，助长晶间裂纹的形成。