[发明专利]正火型高强度高断裂韧性压力容器用钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及压力容器用钢的制造领域，具体地指一种70公斤级的正火型高强度高断裂韧性压力容器用钢板及其制造方法。

背景技术

移动式压力容器分为汽车罐车、铁路罐车和罐式集装箱。移动式压力容器储运的介质为液化气体、低温液体及永久气体，如液化石油气、环氧乙烷、液氧、液氨、液态二氧化碳、液化天然气以及压缩天然气、氢气等。因此移动式压力容器除了需要满足常规的压力容器的服役条件，例如更高的压力、更低的温度，也需要具有更薄的壁厚、更小的自重系数。

目前国内使用的移动式压力容器用钢多为正火型压力容器用钢，采用的罐体材料多为抗拉强度小于610MPa级的钢，致使罐体壁厚较大，自重系数相应加大，容重比小，运载效率低，与国外先进水平相比存在较大差距。

并且，屈服强度不小于520MPa、抗拉强度不小于725MPa、屈强比＜0.80的高强高韧性压力容器用钢无法通过热轧工艺、TMCP+回火工艺或离线的淬火+回火工艺实现，而热轧钢板强度虽然能实现屈强比＜0.80要求，但是热轧态钢板的低温冲击韧性普遍较低，或低温冲击韧性满足要求，无法满足压力容器低温断裂韧性的要求，且不符合压力容器的工程应用要求。并且作为移动式压力容器用的钢板在罐体整体制造后，要经过焊接及焊后热处理才能应用，所以钢板采用热处理态才能实现钢板性能相对稳定，而采用现有热轧工艺直接生产钢板的性能稳定性还不足，罐车整体制造安装后，安全风险较大。

中国专利公告号为CN 102618784 B的专利文献，公开了一种60公斤级低成本、高韧性钢板及其制造方法，其存在的不足是利用其设计成分及轧制和热处理工艺，钢板的生产成本较高，且钢板的强度及屈强比较低，且铁素体晶粒的晶粒尺寸大，低温冲击韧性较差，低温断裂韧性不足。

中国专利公告号为CN 102719737 B的专利文献，公开了一种屈服强度为460MPa级正火高强韧钢板及其制造方法，但其抗拉强度范围是≥570MPa，并且未提及该钢的实际焊接性及焊接性能，同时该钢的铁素体珠光体组织有明显的带状组织，带状组织会使钢板的性能存在较大的各向异性，损害钢的低温断裂韧性。并且该钢的铁素体晶粒度仅为10级，铁素体晶粒较大，抗低温断裂的抗力较差。

中国专利申请号为CN201410613657.5的专利文献，公开了一种钒氮复合微合金化高强度压力容器钢板及制备方法，采用控制轧制状态达到较高的强度级别，但其钢板的屈强比无法保证在0.75以下，且应用在低温压力容器用钢环境下，要经过SR(消除应力)热处理，钢板的强度及韧性无法满足压力容器的技术要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种正火型高强度高断裂韧性压力容器用钢板，它不仅抗拉强度高、低温断裂韧性好，而且焊接性能好、生产成本也低。

为实现上述目的，本发明提供一种正火型高强度高断裂韧性压力容器用钢板，它的化学成分按质量百分数计为：C：0.185～0.250％、Si≤0.40％、Mn：1.25～1.60％、P≤0.010％、S≤0.003％、Ni：0.10～0.40％、V：0.18～0.25％、N:0.0090～0.0250％，Alt≤0.015％，其余为Fe及不可避免的杂质。

优选的，所述钢板中的C、V、N的质量百分数满足：9≤V/N≤26，V/(3.5N)≤20(C+V)≤55V/3(C+V)。

更优选的，所述钢板的化学成分按质量百分数计为：C：0.19～0.25％、Si：0.10～0.40％、Mn：1.25～1.50％、P≤0.010％、S≤0.010％、Ni：0.10～0.40％、V：0.18～0.24％、N：0.0095～0.0230％、Alt：0～0.012％，其余为Fe及不可避免的杂质。

更优选的，所述钢板的化学成分按质量百分数计为：C：0.19～0.24％、Si：0.15～0.35％、Mn：1.25～1.45％、P≤0.010％、S≤0.002％、Ni：0.10～0.40％、V：0.185～0.23％、N：0.0100～0.0220％，Alt：0～0.011％，其余为Fe及不可避免的杂质。

优选的，所述钢板的金相组织为铁素体+珠光体细晶粒钢，其中铁素体晶粒度为12～15级。

本发明中各元素及主要工艺的作用及机理：