[发明专利]大厚度高模焊性能SA516Gr60钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种大厚度高模焊性能SA516Gr60钢板及其生产方法。

背景技术

随着我国压力容器技术及装备的不断发展，容器的大型化及使用环境越来越苛刻，促使用户及设计院对钢板的要求更加严格，低温容器装置设计上常使用ASME 标准规范中的 SA516Gr60钢。大型压力容器采用焊接成型加工后，为了改善焊接区的性能和消除焊接残余应力等有害影响，一般都需要进行焊后热处理（PWHT)，根据焊接后热处理和加工方式的不同选取焊后模拟热处理的温度和时间，同时，要求钢板经模拟焊后热处理之后的强度及冲击性能仍能够满足标准要求。通常情况下，SA516Gr60钢板经模拟焊后热处理之后的强度及冲击性能明显下降，尤其是大厚度高规格钢板模拟焊后热处理之后的强度及冲击性能大幅下降，不能满足标准要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种大厚度高模焊性能SA516Gr60钢板；本发明还提供一种大厚度高模焊性能SA516Gr60钢板的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种大厚度高模焊性能SA516Gr60钢板，所述钢板化学成分组成及质量百分含量为：C≤0.23%、Si≤0.40%、Mn≤1.50%、P≤0.035%、S≤0.035%、Ni≤0.40%、Nb≤0.020%、Alt≥0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述钢板的厚度为92～98mm。

本发明所述钢板经模焊后板厚1/2位置性能：抗拉强度Rm：415～550MPa，屈服强度Rp0.2≥220MPa，延伸率A≥25%；-46℃冲击功≥20J。

本发明还提供了一种大厚度高模焊性能SA516Gr60钢板的生产方法，所述生产方法包括冶炼、连铸、加热、轧制、热处理、试样模焊工序；所述连铸工序，连铸坯化学成分组成及质量百分含量为：C≤0.23%、Si≤0.40%、Mn≤1.50%、P≤0.035%、S≤0.035%、Ni≤0.40%、Nb≤0.020%、Alt≥0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述冶炼工序，精炼时间≥55min，出钢温度1630-1650℃。

本发明所述加热工序，冶炼钢水浇铸成连铸坯后在连续炉进行加热，最高加热温度1260℃，均热温度1230～1250℃；加热系数0.9～1.1min/mm。

本发明所述轧制工序，采用差温轧制工艺，Ⅰ阶段开轧温度为1050～1100℃，采用低速大压下轧制工艺，晒钢厚度为2H，所述H为成品钢板厚度；Ⅱ阶段轧制开轧温度≤930℃，保证2个道次压下率≥8%，终轧温度880～900℃。

本发明所述轧制工序，轧后采用ACC冷却，返红温度控制在700～750℃。

本发明所述热处理工序，采用正火工艺，正火保温温度为890～910℃，总加热时间1.8～2.5min/mm，正火后采用空冷冷却，得到所述的大厚度高模焊性能的SA516Gr60钢板。

本发明所述所述试样模焊工序，试样在试验室小型电炉进行模焊处理，最大模焊保温温度为620～650℃，保温时间570min，试样300℃装出炉，升降温速度为56℃/h，冷却到室温后，试样模焊后进行加工及性能检验。

本发明钢板采用的化学成分设计原理如下：以碳、锰固溶强化为基础，加入适量的Nb元素细化晶粒，其碳氮化物起到弥散强化作用；加入Ni提高钢板低温韧性与一定的淬透性。其中，各组分及含量在本发明中的作用如下所述：

C：主要强化元素，通过固溶强化可显著提高钢板强度；但碳含量过高对钢板的焊接性和韧性影响较大。

Si：是炼钢过程中重要的还原剂和脱氧剂，同时Si能溶入铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度，但是含量过高时，降低钢的焊接性能。

Mn：能提高钢的强度和淬透性，改善钢的热加工性能，同时，Mn能消除S的影响，Mn含量过高会造成钢的塑性以及焊接性能。

P和S：在一般情况下都是钢中的有害元素，会增加钢的脆性，P使钢的焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏；S降低钢的延展性和韧性，在轧制时会造成裂纹；因此应尽量减少P和S在钢中的含量。

Ni：对钢板的强度和塑性均略有提高，但低温冲击韧性提高幅度较大；这是由于Ni在钢中只形成固溶体，而且固溶强化作用不明显，而主要是通过在塑性变形时增加晶格滑移面来提高材料塑性；