[发明专利]一种低碳含量临氢设备用大厚度钢板及其生产方法

说明书

本发明涉及一种低碳含量临氢设备用大厚度钢板及其生产方法，该钢板的化学成分按质量百分比计为C：0.08～0.16％，Si：0.50‑0.60％，Mn：0.40～0.50％，P：≤0.006％，S：≤0.003％，Ni：0.12 0.18％，Cr：1.40～1.50％，Mo：0.50～0.60％，Sb：≤0.003％，Sn：≤0.010％，As：≤0.012％，H：≤0.0002％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。本发明采用大厚度连铸坯生产，较钢锭和电渣锭成本低、效率高，更适宜大批量生产。轧制采用低速大压下工艺，配合特有的淬火工艺和670～690℃回火，获得与现有专利相比，碳含量更低，厚度更大，焊接性能和心部冲击性能更优的临氢设备用大厚度钢板。本发明钢板经过705℃保温24h后心部冲击性能可满足‑30℃冲击功≥54J的要求。

技术领域

本发明属于钢板工业领域，涉及特厚压力容器用钢的制造，具体涉及一种厚度为100～120mm的低碳含量临氢设备用大厚度钢板及其生产方法。

背景技术

临氢设备是指在高温、高压及临氢环境下使用的设备，如石油、化工行业的加氢反应器、油品合成、煤气化、汽化炉等压力容器设备。随着石化工业的快速发展，压力容器的壁厚越来越大，对大厚度高性能钢板的需求量急剧增加。含Cr:1.0～1.5％，Mo:0.5～0.6％的合金钢对应中国牌号14Cr1MoR，对应美国牌号SA387Gr11CL2，作为煤化工、石油设备主要用钢，技术要求愈加严格，不仅要求满足交货状态强度和低温冲击性能，还要满足高温、长时间模拟焊后热处理后的心部各项性能指标，低温冲击温度从20℃降低至-18℃或-20℃，模焊温度提高至690℃，模焊时间增加到24小时甚至更长。在含Cr:1.0～1.5％，Mo:0.5～0.6％系合金钢中，X系数＝(10P+5Sb+4Sn+As)/100一般用来衡量回火脆化敏感性，数值越高，回火脆化敏感性越强，通常临氢设备用钢要求X系数≤15ppm。当前，国内个别钢厂采用钢锭轧制或锻造的方式生产一部分厚度100mm以上临氢设备用14Cr1MoR钢板，该生产方式成本高、生产效率低，无法完全满足石化行业大壁厚设备快速发展的需求，因此，十分有必要探索一种成本低、生产效率高的工艺路线，生产出完全满足临氢设备技术要求的大厚度钢板。

CN102605297《具有良好低温冲击韧性的临氢设备用厚钢板》涉及一种厚度50～100mm厚度1.25Cr0.5MoSi钢板，厚度仅为50～100mm，采用模铸钢锭开坯方法，生产成本较高。冲击温度0～-15℃，无法满足常见工程项目-18℃甚至更低温度的要求。

CN104947005《大厚度高性能临氢14Cr1MoR钢板及其生产方法》公开了一种采用钢锭生产大厚度14Cr1MoR钢板的方法，但采用模铸生产，成材率低，成本高，仅适用于小批量生产。钢板热处理采用正火(加速冷却)+回火+正火(加速冷却)+回火，热处理工序多，成本高，不适合大批量生产。钢板试样采用690℃保温6小时和24小时模拟焊后热处理工艺，而实际应用中最高模拟焊后热处理温度已达到705℃，所以该专利的模拟焊后工艺不适合当前最高使用要求。

CN103643127B《500MPa级临氢设备用厚钢板的生产方法》公开了一种最厚70mm的临氢设备用厚钢板，其主要成分C：0.13～0.16％，Cr：1.2～1.5％，Mo：0.5～0.6％，钢板采用正火自然空冷+回火，组织为铁素体和珠光体，常温冲击功仅有200J左右，可推测其低温冲击韧性较差。厚度较小限制了其专利产品的使用范围。

根据以上公开专利技术，目前临氢设备用大厚度钢板生产存在以下问题：

1、生产多以钢锭为坯料，成本高、生产效率低；

2、碳含量大多在0.13-0.15％，降低焊接性；

3、热处理工序多，成本高，不适合大批量生产；

4、连铸坯生产钢板厚度较小，低温韧性差无法满足实际需求。

发明内容