[发明专利]一种抗氢材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种抗氢材料及其制备方法，其制备方法为：(1)冶炼时控制钢液中溶解氢含量为8～20ppm，当Ca含量低于5×10^‑12ppm，向钢液中加入Mg至含量达到5×10^‑6～7×10^‑5ppm；(2)采用AOD炉和VD炉将钢液中的氢含量降至3ppm以下；(3)采用电渣进行二次重熔；(4)电渣锭进行锻造，始锻温度为1140‑1250℃，终锻温度为900‑1050℃，锻造升温速率为80‑100℃/h；(5)开坯后热轧，热轧时加热温度为1120‑1250℃，开轧温度为1080‑1180℃，终轧温度为900‑1050℃。本发明所得材料抗氢性能优异，氢含量和氧含量低，夹杂物含量低、室温性能优异。

技术领域

本发明属于合金材料制备技术领域，具体涉及一种抗氢材料及其制备方法。

背景技术

氢能是一种二次能源，它是通过一定的方法利用其它能源制取的，而并非是如煤、石油、天然气等能源一样直接进行开采，因此在当今化石能源等不可再生资源储量日益减少的情形下，氢能的开发具有重要的意义。氢能是公认的清洁能源，作为低碳和零碳能源正在脱颖而出。21世纪，我国和美国、日本、加拿大、欧盟等都制定了氢能发展规划，并且我国已在氢能领域取得了多方面的进展，在不久的将来有望成为氢能技术和应用领先的国家之一，也被国际公认为最有可能率先实现氢燃料电池和氢能汽车产业化的国家。在氢能源日益发展的形势下，能够用于氢能源储存和输送的抗氢材料也成为研究热点。

抗氢材料是指能够抗氢损伤或抗氢脆的金属材料。氢损伤是指氢通过吸附、渗透进入材料，通过扩散在金属或合金中某一区域聚集，在应力作用下造成的损伤。氢脆是指材料在内部氢或环境氢的作用下，发生脆化的现象。

目前，抗氢材料普遍采用电炉+电渣重熔的方法进行冶炼，然而此方法生产的抗氢材料存在基体氢含量高、夹杂物评级重、室温性能差、抗氢性能差等缺点。在实际使用中易出现服役周期短、早期开裂、漏气等影响安全使用的情况，易造成重大损失，特别是石化炼油、化工装置。

因此，亟待提供一种新的冶炼工艺来制备抗氢材料，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述技术问题，从而提供一种抗氢材料及其制备方法。本发明采用电炉+AOD炉+LF炉+VD炉+保护气氛电渣重熔的冶炼方法，并制定了相应配套的制备工艺，很好解决了材料基体中氢含量高的问题，降低了钢液中的氧含量，解决了夹杂物含量高、室温性能差的问题。所得抗氢材料的抗氢性能优异，产品H含量和O含量低，夹杂物含量低、室温性能优异。

本发明的目的之一是提供一种抗氢材料的制备方法，所述抗氢材料的制备方法包括以下步骤：

(1)冶炼：采用联合冶炼设备对所需原料进行冶炼，控制钢液中溶解氢含量为8～20ppm；

(2)采用AOD炉进行吹氧脱碳，LF炉进行精炼脱氧，采用VD炉进行真空脱氢，将钢液中的氢含量降至3ppm以下；当钢液中Ca含量(％)低于5×10^-12ppm时，向钢液中加入Mg，使得钢液中的Mg含量达到5×10^-6～7×10^-5ppm之间；

(3)电渣重熔：将冶炼得到的电极棒进行电渣重熔，所述电渣的组成按重量比计为：CaF₂:Al₂O₃:CaO:SiO₂:MgO＝52:16:20:9:3；

(4)锻造：对电渣重熔后的钢锭进行锻造，始锻温度为1140-1250℃，终锻温度为900-1050℃，锻造升温速率为80-100℃/h；

(5)热轧：开坯后根据所需钢材规格进行热轧，热轧时坯料加热温度为1120-1250℃，开轧温度为1080-1180℃，终轧温度为900-1050℃，得到所述抗氢材料。