[发明专利]一种抗氢致裂纹性能优异的容器钢板

说明书

本发明公开一种抗氢致裂纹性能优异的容器钢板，C:0.05～0.08、Si:0.10‑0.35、Mn:0.30～0.80、P:≤0.005、S:≤0.001、Ti:0.01‑0.03、V:0.11‑0.20、N:0.015‑0.020、Ca:0.0003‑0.005、Als:0.02～0.04，其余为Fe及不可避免的杂质。钢板组织为铁素体+珠光体。适用于天然气及原油输送、石油炼化及存储用容器钢板。

技术领域

本发明涉及一种抗氢致裂纹性能优异的容器钢板，特别适用于天然气及原油输送、石油炼化及存储用容器钢板。

背景技术

抗氢致裂纹容器钢主要用于酸性环境下炼化和存储设备的建设。在酸性环境下，介质中 H₂S在水溶液的作用下电离成氢原子，氢原子向钢中扩散并在氢陷阱处富集成氢分子，从而产生高内压，导致氢致裂纹(HIC)，HIC可使钢板在没有明显预兆的情况下突然开裂，破坏性和危害性极大，给设备运行安全带来隐患。对于微合金化容器钢而言，非金属夹杂物和硬相界面是钢中主要的氢陷阱。而化学成分则是决定钢板抗HIC性能的关键因素。其中C、 Mn、P元素的偏析极易在钢板中心形成对HIC敏感的低温转换硬质显微组织(如在铁素体+ 珠光体钢中出现贝氏体甚至马氏体硬相)，该硬质显微组织可成为HIC起裂源。另外，由于被轧制拉长的菱形MnS夹杂在随后的冷却后在周围造成空隙，成为氢聚集处，也易成为HIC 起裂源。

抗氢致裂纹(HIC)钢板主要用于管线钢和容器钢，对于容器钢而言，仅仅满足正火性能是不够的，考虑到后续的焊接及返修则要求钢板经过模拟焊后热处理后其各项性能依然满足要求。例如，CN201210331664.7《抗氢致裂纹BNS钢板及其生产方法》中，为了保证钢板具有良好的抗氢致裂纹能力，降低了钢中C含量，但由于其中并未添加其他强化元素，导致钢板经过正火后其强度较低；CN201010572979.1《抗HIC压力容器用钢Q345R-Z35 特厚板及其生产方法》中虽然具有较高的C、Mn含量，但由于钢板厚度较厚，使得钢板正火后其强度相比于标准富余量不大，如经过模拟焊后热处理后，其强度有可能低于标准。针对上述情况，亟待通过新型成分设计，开发出具有良好抗氢致裂纹性的高强度正火态容器钢板。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种具有良好抗氢致裂纹性的高强度正火型容器钢板。

本发明目的是通过下面的技术方案实现的：

一种抗氢致裂纹性能优异的容器钢板，其特征在于钢的化学成分按重量百分比为：

C:0.05～0.08、Si:0.10-0.35、Mn:0.30～0.80、P:≤0.005、S:≤0.001、Ti:0.01-0.03、V:0.11-0.20、 N:0.015-0.020、Ca:0.0003-0.005、Als:0.02～0.04，其余为Fe及不可避免的杂质。

所述的钢板组织为铁素体+珠光体。

上述化学元素的作用分析如下：

C在钢中常与其他合金元素形成碳化物起到强化作用。从保证钢板强度的角度，希望C 含量保持在较高的水平上，但较高的C含量容易在钢内产生偏析，该偏析处容易生产贝氏体或马氏体硬质相，作为HIC的起点，同时。因此，将C含量限定在0.05～0.08％。

Si在钢中具有脱氧作用且通过固溶强化能提高钢板强度。但如果Si含量较高，则会导致热影响区冲击韧性劣化，因此将Si含量限定在0.10-0.35％。

Mn在钢中通过相变强化和固溶强化提高钢板强度，但由于其在浇铸和轧制过程中极易产生偏析现象生产贝氏体或马氏体硬质相和菱形MnS都是HIC的起点。因此将Mn限定在0.30～0.80％。

P是钢中的脆化元素，同时也是极易偏析元素，故其含量越低越好。但考虑到成本因素和满足使用需求，因此P的含量控制在0.005％以下。