[发明专利]硫化氢环境用压力容器封头钢板及其热成型后热处理方法

说明书

本发明公开了一种硫化氢环境用压力容器封头钢板及其热成型后热处理方法，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.16～0.20%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.15～1.35%，P≤0.008%，S≤0.002%，Al：0.20～0.40%，Nb：0.015～0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明热处理方法包括一次正火、二次正火、回火工序，通过两次正火+回火的热处理工艺，恢复了钢板经过热成型后的机械性能，不仅满足了材料的标准要求，还确保了钢板抗硫化氢腐蚀性能，使钢板的性能得到进一步提高。本发明方法和操作简单易行，适用性广，适合国内大多数封头厂生产。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种硫化氢环境用压力容器封头钢板及其热成型后热处理方法。

背景技术

常用的压力容器封头钢板，经过成形后，根据GB150.4-2011的规定，应于成形后进行相应热处理恢复材料性能。目前常规高压容器用Q345R(R-HIC)钢板的厚度均在200mm以下，对于厚度50-200mm的Q345R(R-HIC)封头钢板，冲压封头时均采用热成型工艺，热冲压后改变了钢板的热处理状态及原始组织，必须要重新热处理以恢复钢板的性能，常规热处理主要采用的是正火（加速冷却的方式）。随着石油化工等行业的发展，各种压力容器日趋大型化，近年来大型高压容器的广泛使用，对压力容器的安全性能提出了更高的要求，因此制造此类设备所需的容器板必须使用200mm以上厚度的Q345R(R-HIC)钢板。然而热成型后因变形较大，组织恶化严重，仅仅靠简单的正火处理不仅无法GB713所要求的钢板力学性能而且钢板的抗硫化氢腐蚀性能也无法得到有效保证。当前行业中对200mm以上厚度Q345R(R-HIC)钢板封头板并没有成熟的恢复性能热处理工艺。舞钢钢铁有限责任公司结合钢板的实际使用情况以及材料的特性，研究出了一种湿硫化氢环境用压力容器封头钢板热成型后热处理方法。热处理后的封头钢板具有良好的显微组织，并满足GB713所要求的钢板力学性能，同时抗硫化氢腐蚀性能也得到显著提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种硫化氢环境用压力容器封头钢板及其热成型后热处理方法，以获得特厚Q345R(R-HIC)钢板热成型封头钢板优良的显微组织、力学性能和抗硫化氢腐蚀性能。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：一种硫化氢环境用压力容器封头钢板，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.16～0.20%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.15～1.35%，P≤0.008%，S≤0.002%，Al：0.20～0.40%，Nb：0.015～0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述钢板厚度为200～250mm，热成型前钢板全厚度硬度≤220HB，表面三点硬度≤220HB；所述热成型前压力容器封头钢板经过模焊后显微组织为珠光体+铁素体，晶粒度5～7级；所述热成型前压力容器封头钢板模焊态力学性能：板厚1/4及板厚1/2处Rp_0.2≥265MPa，Rm≥470MPa，延伸率A₅₀≥20%，-46℃横向冲击功单值≥24J，-46℃横向冲击功均值≥34J；厚度方向性能满足GB/T5313标准中Z25级别要求。

本发明所述热成型前压力容器封头钢板模焊态抗HIC性能：按GB/T 8650标准A溶液，实验时间96小时，试样平均值满足CLR≤15%，CTR≤5%，CSR≤2%；抗SSC性能：按GB/T4157标准，A法拉伸实验，加载应力为247MPa，实验时间720小时，10倍放大镜下，试样拉伸区域无裂纹。

本发明还提供一种硫化氢环境用压力容器封头钢板热成型后的热处理方法，所述热处理方法包括一次正火、二次正火、回火工序。

本发明所述一次正火工序，正火温度为900～920℃，保温时间为2.0～2.5min/mm，出炉空冷。