專利名稱：一種抗?jié)窳蚧瘹鋺?yīng)力腐蝕鋼及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金行業(yè)耐腐蝕合金鋼的成分設(shè)計(jì)和制備，尤其是用于高硫原油煉制設(shè)備的抗?jié)窳蚧瘹鋺?yīng)力腐蝕合金鋼。
背景技術(shù)：
不同地區(qū)出產(chǎn)的原油，含硫量有高有低，低的小于0.1％(如中國(guó)大慶原油)，高的大于3％(如中東原油)。雖然硫在原油(石油)煉制過程中以多種形式存在，如單質(zhì)硫、硫醚、硫醇、H2S、SO2、SO3等，但對(duì)原油煉制設(shè)備有明顯損害的是(1)加熱爐設(shè)備的中后部，200℃以下煙氣的低溫露點(diǎn)腐蝕；(2)常減壓及催化裂化設(shè)備中的濕H2S的應(yīng)力腐蝕(SCC是應(yīng)力腐蝕的英文縮寫，SSCC是濕H2S應(yīng)力腐蝕的英文縮寫)開裂，影響原油煉制設(shè)備的使用壽命。
長(zhǎng)期以來，煉油廠提煉的原油基本上都是含硫量較低的中國(guó)大慶原油，因此，價(jià)格低廉、加工方便、焊接性能優(yōu)良、抗Cl離子應(yīng)力腐蝕的10#碳鋼是煉油廠熱交換器(熱交換裝置是常用的原油煉制設(shè)備，是煉油廠中主要的靜設(shè)備之一，每個(gè)煉油廠都有上千個(gè)熱交換器，其工作介質(zhì)也是多種多樣的，可以是原油與成品油、不同油品之間、油品與冷卻水等的熱交換)、加熱爐等原油煉制設(shè)備的材料首選。
隨著社會(huì)的發(fā)展，煉油廠提煉(接煉)的原油中，高硫原油(如含硫量＞3％的中東原油)的比重越來越大，在H2S和水的條件下，10#碳鋼在焊縫處經(jīng)常發(fā)生濕H2S的應(yīng)力腐蝕，同時(shí)，在接觸水的一側(cè)也具有較高的腐蝕速率，使煉制設(shè)備的使用壽命大大下降。為了達(dá)到延長(zhǎng)設(shè)備運(yùn)行周期的目的，一些煉油企業(yè)曾償試采用304，316等不銹鋼材料，但存在下列不足(1)熱交換器等原油煉制設(shè)備的制造成本顯著提高；(2)當(dāng)溫度高于50℃時(shí)，易發(fā)生點(diǎn)腐蝕及Cl離子應(yīng)力腐蝕(SCC)開裂，致使原油煉制設(shè)備的運(yùn)行壽命并未得到明顯提高。
上世紀(jì)90年代，國(guó)內(nèi)有關(guān)鋼廠、研究院所和煉化企業(yè)攜手曾研制出Cr-Al-Mo-V鋼和Cr-Al-Mo加稀土的合金鋼材料，它們雖然具有一定的抗?jié)馠2S的應(yīng)力腐蝕(SSCC)的優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)這些合金鋼材料的焊接性較差，且與常用的16MnR板(16MnR板是煉油廠熱交換器的常用殼體材料)的硬度不匹配，焊接處容易萌生裂紋，影響煉油廠原油煉制設(shè)備的使用壽命。因此，目前的鋼材性能無法滿足煉化企業(yè)高硫原油煉制設(shè)備的使用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種合適的抗?jié)窳蚧瘹鋺?yīng)力腐蝕鋼及其制備方法，通過鋼的合金化成份設(shè)計(jì)、制備工藝及實(shí)物質(zhì)量的控制，使抗?jié)窳蚧瘹鋺?yīng)力腐蝕鋼具有高純凈度、優(yōu)良焊縫性、硬度與16MnR鋼板相匹配的特點(diǎn)，提高原油煉制設(shè)備用鋼材的強(qiáng)韌性、焊接工藝性和耐蝕性能，滿足石油煉化企業(yè)高硫原油煉制設(shè)備用鋼材的要求。
本發(fā)明開發(fā)一種抗?jié)窳蚧瘹鋺?yīng)力腐蝕鋼，其特征在于鋼的化學(xué)元素成分(重量％)是0.04～0.08％C，0.20～0.50％Si，0.30～0.60％Mn，2.00～2.30％Cr，0.40～0.70％Al，0.30～0.45％Mo；P≤0.020％，S≤0.010％，Cu≤0.15％，Ni≤0.20％，Ti≤0.020％；其余為Fe。
鋼的最佳化學(xué)元素成分(重量％)是0.04～0.08％C，0.20～0.50％Si，0.30～0.60％Mn，2.00～2.30％Cr，0.40～0.70％Al，0.30～0.45％Mo；P≤0.020％，S≤0.010％，Cu≤0.15％，Ni≤0.20％，Ti≤0.020％，Sn≤0.020％，As≤0.020％，Pb≤0.0025％，Bi≤0.010，Sb≤0.004％；〔N〕≤0.030％，〔O〕≤0.0025％，〔H〕≤0.00015％；其余為Fe。
大家知道硫化氫的腐蝕破壞既有一般性的均勻腐蝕，又有氫損傷過程。H2S的滲透作用比天然氣和空氣都要強(qiáng)烈，這不僅是因?yàn)镠2S本身提供了氫的來源，而且它還會(huì)阻礙氫原子結(jié)合成為氫分子的反應(yīng)。H2S在水溶液內(nèi)會(huì)離解成為氫離子和硫離子。因此鋼的成份設(shè)計(jì)主要還是從耐蝕及焊接性能的優(yōu)化方面考慮。
主要化學(xué)元素的成分設(shè)計(jì)。碳雖然一般當(dāng)含碳量在0.08～0.40％時(shí)，對(duì)硫化物的腐蝕破壞敏感性沒有明顯影響，但由于隨著含碳量的增加，氫蝕就容易發(fā)生，因而抗氫鋼的一個(gè)特點(diǎn)，就是碳應(yīng)保持較低水平；另外焊接性能和硬度也希望碳含量越低越好。硅資料顯示，耐H2S腐蝕的低合金鋼中的硅含量一般控制在0.30％左右，本發(fā)明考慮良好的脫氧效果將其設(shè)計(jì)為0.20～0.50％。錳錳是弱碳化物形成元素，較多的錳含量可以使鋼的抗蝕性能得到改善；抗氫能力的提高在于(FeMn)3C中的Mn提高了碳化物的穩(wěn)定性；錳能提高鋼的高溫強(qiáng)度，碳含量降低可以增加錳來彌補(bǔ)強(qiáng)度不足，從焊接角度出發(fā)，錳的碳當(dāng)量只是碳的1/6，在低碳情況下加入適當(dāng)?shù)腻i既具有較高的高溫性能又能獲得良好的焊接性能，故錳控制在0.30～0.60％范圍內(nèi)。鉻鉻和鉬配合成為抗H2S腐蝕破裂的基本元素，國(guó)外某些耐硫化物腐蝕破裂低合金鋼中的含鉻量一般均在1～2％范圍內(nèi)，有的甚至更低；曾有試驗(yàn)證明含鉻5％的鋼不如含鉻1～2％的鋼耐硫化物破裂；考慮鋼的高溫使用性能，適當(dāng)提高鉻含量，控制在2.00～2.30％范圍。鉬鉬是一種強(qiáng)碳化物形成元素，它與碳的結(jié)合能力超過鉻，能顯著提高抗H2S腐蝕破裂性能；鉬的抗氫效果約為鉻的4倍，當(dāng)加入少量鉬時(shí)，其抗氫能力尤其明顯；鉬含量控制為0.30～0.45％的范圍。鋁適量的鋁和鉻一樣可以使鐵基合金產(chǎn)生純化現(xiàn)象，在氧化性酸中具有抗蝕性；研究證明加入少量的鋁還提高對(duì)硫化氫的抗蝕作用，使腐蝕率顯著降低，考慮到鋼的其它綜合性能，鋁含量為0.40～0.70％比較合適。
其他化學(xué)元素的成分設(shè)計(jì)。硫、磷、銅硫、磷、銅不僅對(duì)焊接性能和高溫性能不利，而且對(duì)耐硫化物腐蝕破裂性能也是有害的，因此在技術(shù)條件允許情況下應(yīng)盡可能降低其含量。殘余元素和氣體含量錫、鉍、銻、砷、鉛均為致脆元素，應(yīng)控制在很低含量水平；氮、氫、氧等氣體含量的減少，可使鋼具有相當(dāng)高的純凈度，提高材質(zhì)的均勻性和強(qiáng)韌性；這些殘余元素和氣體含量的有效控制可使發(fā)明鋼具有顯著的抗腐蝕性和良好的工藝性能。
本發(fā)明開發(fā)的一種抗?jié)窳蚧瘹鋺?yīng)力腐蝕鋼的制備方法，其特征在于采用三步法工藝流程，電爐初煉—→鋼包爐真空精煉(模鑄)—→軋鋼機(jī)(初軋機(jī))熱加工軋制開坯、成材，生產(chǎn)出合格的成品棒材第一步，采用白渣法，在大于30噸的電爐中進(jìn)行鋼液初煉，冶煉出成分基本合格的抗?jié)窳蚧瘹鋺?yīng)力腐蝕鋼，工藝要點(diǎn)(1)爐料選用低P、S廢鋼、切頭及優(yōu)質(zhì)生鐵；(2)合金需準(zhǔn)備低碳鉻、低碳錳、鉬鐵、鋁錠等；還原劑電石、碳粉、鋁粉；(3)脫碳量≥0.30％；(4)出渣[P]≤0.008％；[C]≤0.03％，但不能過氧化；溫度T≥1650℃；(5)調(diào)整Mn，出渣[P]、[C]、T(℃)符合要求，加Mn調(diào)整至0.30％；(6)凈沸騰時(shí)間≥5分鐘；(7)出渣畢插Al0.5～1.2kg/t，加Si-Ca塊0.9～1.4kg/t，加渣料、石灰、螢石；(8)加還原劑加電石2～3kg/t，碳粉適量，還原渣一次造白，不可電石渣，可用Al粉脫氧保持白渣；還原劑加入≥8分鐘測(cè)溫，間斷取樣分析2次；(9)加合金配Cr、Mn、Mo至規(guī)格中下限；(10)出鋼按分析結(jié)果配加合金至規(guī)格范圍內(nèi)；出鋼溫度≥1650℃；Al配至0.75～0.85％，鋁錠隨鋼流加入鋼包中；第二步，在交流式鋼包精煉爐(容量與電爐相匹配)上，進(jìn)行鋼液的精煉，去除鋼中的有害氣體和夾雜物，工藝要點(diǎn)(1)鋼包入座、測(cè)溫、分析，根據(jù)情況調(diào)整氬氣壓力；(2)根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整成份至優(yōu)化范圍內(nèi)；
(3)脫氣當(dāng)鋼液測(cè)溫T≥1620℃時(shí)，進(jìn)入真空位脫氣，隨時(shí)觀察情況，逐步進(jìn)泵；＜140Pa真空度保持15～20分鐘，保證〔O〕≤0.0025％、〔H〕≤0.00015％；(4)吊包條件所有成分進(jìn)入優(yōu)化要求的范圍內(nèi)；溫度1574～1585℃；(5)高溫鋼液下注法模鑄成方錠模使用“7030”保護(hù)渣并干燥；澆畢70～90分鐘脫帽起吊，鋼錠3.5小時(shí)內(nèi)熱送至初軋機(jī)熱加工工序；第三步，采用軋鋼機(jī)(初軋機(jī))熱加工軋制方法，先將合格鋼錠軋制開坯成方鋼坯，再將方鋼坯熱加工軋制至成品棒材，工藝要點(diǎn)初軋機(jī)熱加工軋制開坯，將鋼錠軋制成方鋼坯(1)均熱爐加熱工藝熱送鋼錠入爐溫度1000℃保溫20～40分鐘；2小時(shí)10分鐘升溫至1275～1295℃；保溫1小時(shí)40分鐘～2小時(shí)10分鐘；(2)初軋機(jī)軋制工藝按常規(guī)軋制工藝，初軋機(jī)將合格鋼錠軋制開坯成方鋼坯；進(jìn)行鋼錠頭部管理，成坯率不大于85％；鋼坯進(jìn)緩冷坑冷卻36小時(shí)以上，冷坯料進(jìn)行砂剝精整；軋鋼機(jī)熱加工軋制成品，將鋼坯軋制至成品棒材(1)加熱爐加熱工藝加熱溫度1160～1200℃，加熱時(shí)間1小時(shí)30分鐘～2小時(shí)，方坯料陰陽面溫差≤50℃鋼坯出爐；(2)軋鋼機(jī)組軋制工藝終軋溫度≥850℃；冷卻方式，堆冷；棒料經(jīng)酸洗研磨處理并矯直至3mm/M內(nèi)。
上述方法制備的抗?jié)窳蚧瘹鋺?yīng)力腐蝕鋼，成品鋼材的熱處理工藝是920～950℃正火+680～720℃回火，金相組織為鐵素體+微珠光體。經(jīng)920～950℃正火+680～720℃回火的抗?jié)窳蚧瘹鋺?yīng)力腐蝕鋼棒材，具有良好的焊接性能及優(yōu)良的機(jī)械性能，實(shí)際晶粒度細(xì)于6級(jí)(按YB/T5148-1993《金屬平均晶粒度測(cè)定法》)；屈服強(qiáng)度≥220MPa，抗拉強(qiáng)度400～540MPa，硬度≤85HRB，延伸率≥26％。
和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)1、成本低廉；2、抗H2S應(yīng)力腐蝕、抗CL離子應(yīng)力腐蝕性能好；3、焊接性能優(yōu)良；4、具有良好的高溫機(jī)械性能。
具體實(shí)施方案某鋼鐵公司實(shí)施本發(fā)明專利，冶煉10爐次抗?jié)窳蚧瘹鋺?yīng)力腐蝕鋼(化學(xué)成分0.04～0.08％C，0.20～0.50％Si，0.30～0.60％Mn，2.00～2.30％Cr，0.40～0.70％Al，0.30～0.45％Mo；P≤0.020％，S≤0.010％，Cu≤0.15％，Ni≤0.20％，Ti≤0.020％，Sn≤0.020％，As≤0.020％，Pb≤0.0025％，Bi≤0.010，Sb≤0.004％；〔N〕≤0.030％，〔O〕≤0.0025％，〔H〕≤0.00015％；其余為Fe。)，其制備方法在于采用三步法工藝流程，電爐初煉—→鋼包爐真空精煉(模鑄)—→軋鋼機(jī)(初軋機(jī))熱加工軋制，生產(chǎn)出合格的成品棒材第一步，采用白渣法，在大于30噸的電爐中進(jìn)行鋼液初煉，冶煉出成分基本合格的抗?jié)窳蚧瘹鋺?yīng)力腐蝕鋼，工藝要點(diǎn)(1)爐料選用低P、S廢鋼、切頭及優(yōu)質(zhì)生鐵；(2)合金需準(zhǔn)備低碳鉻、低碳錳、鉬鐵、鋁錠等；還原劑電石、碳粉、鋁粉；(3)脫碳量≥0.30％；(4)出渣[P]≤0.008％；[C]≤0.03％，但不能過氧化；溫度T≥1650℃；(5)調(diào)整Mn，出渣[P]、[C]、T(℃)符合要求，加Mn調(diào)整至0.30％；(6)凈沸騰時(shí)間≥5分鐘；(7)出渣畢插Al 0.8kg/t，加Si-Ca塊1kg/t，加渣料、石灰、螢石；(8)加還原劑加電石2～3kg/t，碳粉適量，還原渣一次造白，不可電石渣，可用Al粉脫氧保持白渣；還原劑加入≥8分鐘測(cè)溫，間斷取樣分析2次；(9)加合金配Cr、Mn、Mo至規(guī)格中下限；(10)出鋼按分析結(jié)果配加合金至規(guī)格范圍內(nèi)；出鋼溫度≥1650℃；Al配至0.80％，鋁錠隨鋼流加入鋼包中。第二步，在交流式鋼包精煉爐(容量與電爐相匹配)上，進(jìn)行鋼液的精煉，去除鋼中的有害氣體和夾雜物，工藝要點(diǎn)(1)鋼包入座、測(cè)溫、分析，根據(jù)情況調(diào)整氬氣壓力；(2)根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整成份至優(yōu)化范圍內(nèi)；(3)脫氣當(dāng)鋼液測(cè)溫T≥1620℃時(shí)，進(jìn)入真空位脫氣，隨時(shí)觀察情況，逐步進(jìn)泵；真空度67Pa(＜140Pa＝保持15～20分鐘，保證〔O〕≤0.0025％、〔H〕≤0.00015％；(4)吊包條件所有成分進(jìn)入優(yōu)化要求的范圍內(nèi)；溫度1574～1585℃；(5)高溫鋼液下注法模鑄成2.3噸方錠模使用“7030”保護(hù)渣并干燥；澆畢80分鐘脫帽起吊，鋼錠3.5小時(shí)內(nèi)熱送至初軋機(jī)熱加工工序。第三步，采用軋鋼機(jī)(初軋機(jī))熱加工軋制方法，先將合格鋼錠軋制開坯成140mm方鋼坯，再將方鋼坯熱加工軋制成成品棒材，工藝要點(diǎn)(A)初軋機(jī)熱加工軋制開坯，將鋼錠軋制成方鋼坯(1)均熱爐加熱工藝熱送鋼錠入爐溫度1000℃保溫30分鐘；2小時(shí)升溫至1290℃；1290℃保溫1小時(shí)50分鐘；(2)初軋機(jī)軋制工藝按常規(guī)軋制工藝，Φ800可逆式初軋機(jī)將合格鋼錠軋制開坯成140mm方鋼坯；進(jìn)行鋼錠頭部管理，成坯率不大于85％；鋼坯進(jìn)緩冷坑冷卻36小時(shí)以上，冷坯料進(jìn)行砂剝精整；(B)軋鋼機(jī)熱加工軋制成品，將鋼坯軋制至成品棒材(1)加熱爐加熱工藝加熱溫度1160～1200℃，加熱時(shí)間≥1.5小時(shí)，鋼坯陰陽面溫差≤50℃鋼坯出爐；(2)軋鋼機(jī)組軋制工藝Φ500/Φ550非連續(xù)式軋鋼機(jī)組軋制；終軋溫度≥850℃；冷卻方式，堆冷；棒料經(jīng)酸洗研磨處理并矯直至3mm/M內(nèi)。上述方法制備的抗?jié)窳蚧瘹鋺?yīng)力腐蝕鋼棒材，經(jīng)920～960℃正火+650～750℃回火的熱處理，金相組織為鐵素體+珠光體。同時(shí)具有良好的焊接性能及優(yōu)良的機(jī)械性能，實(shí)際晶粒度細(xì)于6級(jí)(按YB/T5148-1993《金屬平均晶粒度測(cè)定法》)；屈服強(qiáng)度≥220MPa，抗拉強(qiáng)度400～540MPa，硬度≤85HRB，延伸率≥26％。
按照本發(fā)明生產(chǎn)的抗?jié)窳蚧瘹鋺?yīng)力腐蝕鋼，具純凈度高，成分偏析小，組織穩(wěn)定，高溫及室溫機(jī)械性能優(yōu)良(見表1、表2)，正火+回火熱處理后，0℃以上的沖擊性能極佳，其沖擊功在280J以上；韌性斷口面積達(dá)到100％；其FATT50和TrE均在0℃以下，分別為-24℃和-27℃。經(jīng)全國(guó)鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)鑒定認(rèn)可，適用于≤400℃工況條件下的各類換熱設(shè)備及其它壓力容器。
實(shí)施本發(fā)明生產(chǎn)的抗?jié)窳蚧瘹鋺?yīng)力腐蝕鋼棒材，經(jīng)深加工成應(yīng)用于煉油廠冷熱交換器的無縫鋼管和焊絲，焊接性能、耐H2S應(yīng)力腐蝕、耐CL離子應(yīng)力腐蝕等各項(xiàng)性能均符合使用要求。實(shí)例試驗(yàn)證明，發(fā)明鋼材的焊接性能優(yōu)良，焊接接頭及母材抗?jié)馠2S應(yīng)力腐蝕性能良好，可在濕H2S應(yīng)力腐蝕環(huán)境中使用。滿足了煉化企業(yè)高硫原油煉制設(shè)備的材料需求。
實(shí)施例1化學(xué)成分C 0.06％，Mn 0.36％，Si 0.24％，Cr 2.10％，Mo 0.34％，Al 0.58％，P 0.008％，S 0.002％，Ni 0.09％，Cu 0.11％，Ti 0.010％，W 0.01％，Sn 0.012％，Sb 0.001％，Pb 0.0015％，As 0.004％，Bi 0.001％，[H]0.0001％，[N]0.008％，[O]0.0011％。非金屬夾雜物按JK系列評(píng)級(jí)A0.5級(jí)，B1.0級(jí)，C0.5級(jí)，D1.0級(jí)。棒材試樣經(jīng)940℃保溫45分鐘正火，700℃保溫2小時(shí)回火金相組織為鐵素體+珠光體，實(shí)際晶粒度7級(jí)。室溫力學(xué)性能為Rm抗拉強(qiáng)度435Mpa；ReL屈服強(qiáng)度295Mpa；A延伸率38％；Z斷面收縮率82％；夏比V型缺口沖擊功286～293J(室溫)，292J(0℃)，215～228J(-20℃)。
實(shí)施例2中石化蘭州設(shè)備失效分析及預(yù)防研究中心對(duì)本發(fā)明實(shí)物進(jìn)行試驗(yàn)，其結(jié)果為a)在NACE TM01-77-1986標(biāo)準(zhǔn)溶液介質(zhì)中經(jīng)720小時(shí)試驗(yàn)，其腐蝕速率與10#鋼相當(dāng)，耐蝕等級(jí)為2級(jí)，但腐蝕后表面均勻，無麻點(diǎn)及蝕坑，優(yōu)于10#鋼，可用于PH值大于4的濕H2S介質(zhì)；b)在70℃的稀鹽酸介質(zhì)中腐蝕速率與1Cr18Ni9Ti相當(dāng)，約為10#鋼的12.2％，顯示其耐鹽酸腐蝕性能優(yōu)于10#鋼；c)在NACE標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)介質(zhì)中加載應(yīng)力達(dá)到其屈服極限的95％時(shí)，經(jīng)720小時(shí)浸泡均未發(fā)現(xiàn)開裂，故發(fā)明鋼材在濕H2S介質(zhì)中具有良好的抗?jié)馠2S應(yīng)力腐蝕的能力；d)發(fā)明鋼材所制的鋼管與鋼板經(jīng)同材質(zhì)的焊絲焊接，焊后經(jīng)650℃消除應(yīng)力熱處理的組合試樣，在金相檢驗(yàn)時(shí)未發(fā)現(xiàn)任何裂紋；e)發(fā)明鋼材所制的鋼管與16MnR管板用發(fā)明鋼材的焊絲經(jīng)適當(dāng)?shù)暮附庸に嚱M焊，不經(jīng)焊前預(yù)熱和焊后熱處理，均通過了σth/σs達(dá)70％的濕H2S應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)。焊接接頭亦具有抗?jié)馠2S應(yīng)力腐蝕開裂性能。
實(shí)施例3本發(fā)明生產(chǎn)的抗?jié)窳蚧瘹鋺?yīng)力腐蝕鋼材加工成無縫鋼管和焊絲后應(yīng)用于石油化工行業(yè)中的存在濕硫化氫應(yīng)力腐蝕環(huán)境的換熱器等設(shè)備(如煉油裝置的常壓設(shè)備初餾塔的換熱器和常減壓塔；催化系統(tǒng)化分餾塔和吸收穩(wěn)定塔。)；解決的腐蝕類型有HCN-H2S-H2O、CO2-H2S-H2O、H2S-N3H-H2O、HCl-H2S-H2O?？垢g的形式為a.濕硫化氫應(yīng)力腐蝕；b.濕硫化氫均勻腐蝕；c.氫鼓泡，氫致開裂。
室溫力學(xué)性能 表1

高溫機(jī)械性能 表2

權(quán)利要求
1.一種抗?jié)窳蚧瘹鋺?yīng)力腐蝕鋼，其特征在于鋼的化學(xué)元素成分(重量％)是0.04～0.08％C，0.20～0.50％Si，0.30～0.60％Mn，2.00～2.30％Cr，0.40～0.70％Al，0.30～0.45％Mo；P≤0.020％，S≤0.010％，Cu≤0.15％，Ni≤0.20％，Ti≤0.020％；其余為Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗?jié)窳蚧瘹鋺?yīng)力腐蝕鋼，其特征在于鋼的最佳化學(xué)元素成分(重量％)是0.04～0.08％C，0.20～0.50％Si，0.30～0.60％Mn，2.00～2.30％Cr，0.40～0.70％Al，0.30～0.45％Mo；P≤0.020％，S≤0.010％，Cu≤0.15％，Ni≤0.20％，Ti≤0.020％，Sn≤0.020％，As≤0.020％，Pb≤0.0025％，Bi≤0.010，Sb≤0.004％；〔N〕≤0.030％，〔O〕≤0.0025％，〔H〕≤0.00015％；其余為Fe。
3.一種抗?jié)窳蚧瘹鋺?yīng)力腐蝕鋼的制備方法，其特征在于采用三步法工藝流程，電爐初煉—→鋼包爐真空精煉、模鑄—→熱加工軋制開坯、成材，生產(chǎn)出合格的成品棒材第一步，采用白渣法，在大于30噸的電爐中進(jìn)行鋼液初煉，冶煉出成分基本合格的抗?jié)窳蚧瘹鋺?yīng)力腐蝕鋼，工藝要點(diǎn)(1)爐料選用低P、S廢鋼、切頭及優(yōu)質(zhì)生鐵；(2)合金需準(zhǔn)備低碳鉻、低碳錳、鉬鐵、鋁錠等；還原劑電石、碳粉、鋁粉；(3)脫碳量≥0.30％；(4)出渣[P]≤0.008％；[C]≤0.03％，但不能過氧化；溫度T≥1650℃；(5)調(diào)整Mn，出渣[P]、[C]、T(℃)符合要求，加Mn調(diào)整至0.30％；(6)凈沸騰時(shí)間≥5分鐘；(7)出渣畢插Al0.5～1.2kg/t，加Si-Ca塊0.9～1.4kg/t，加渣料、石灰、螢石；(8)加還原劑加電石2～3kg/t，碳粉適量，還原渣一次造白，不可電石渣，可用Al粉脫氧保持白渣；還原劑加入≥8分鐘測(cè)溫，間斷取樣分析2次；(9)加合金配Cr、Mn、Mo至規(guī)格中下限；(10)出鋼按分析結(jié)果配加合金至規(guī)格范圍內(nèi)；出鋼溫度≥1650℃；Al配至0.75～0.85％，鋁錠隨鋼流加入鋼包中；第二步，在容量與電爐相匹配的交流式鋼包精煉爐上，進(jìn)行鋼液的精煉，去除鋼中的有害氣體和夾雜物，工藝要點(diǎn)(1)鋼包入座、測(cè)溫、分析，根據(jù)情況調(diào)整氬氣壓力；(2)根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整成份至優(yōu)化范圍內(nèi)；(3)脫氣當(dāng)鋼液測(cè)溫T≥1620℃時(shí)，進(jìn)入真空位脫氣，隨時(shí)觀察情況，逐步進(jìn)泵；＜140Pa真空度保持15～20分鐘，保證〔O〕≤0.0025％、〔H〕≤0.00015％；(4)吊包條件所有成分進(jìn)入優(yōu)化要求的范圍內(nèi)；溫度1574～1585℃；(5)高溫鋼液下注法模鑄成方錠模使用“7030”保護(hù)渣并干燥；澆畢70～90分鐘脫帽起吊，鋼錠3.5小時(shí)內(nèi)熱送至初軋機(jī)熱加工工序；第三步，采用熱加工軋制方法，先將合格鋼錠軋制開坯成方鋼坯，再將方鋼坯熱加工軋制至成品棒材，工藝要點(diǎn)(A)初軋機(jī)熱加工軋制開坯，將鋼錠軋制成方鋼坯(1)均熱爐加熱工藝熱送鋼錠入爐溫度1000℃保溫20～40分鐘；2小時(shí)10分鐘升溫至1275～1295℃；保溫1小時(shí)40分鐘～2小時(shí)10分鐘；(2)初軋機(jī)軋制工藝按常規(guī)軋制工藝，初軋機(jī)將合格鋼錠軋制開坯成方鋼坯；進(jìn)行鋼錠頭部管理，成坯率不大于85％；鋼坯進(jìn)緩冷坑冷卻36小時(shí)以上，冷坯料進(jìn)行砂剝精整；(B)軋鋼機(jī)熱加工軋制成品，將鋼坯軋制至成品棒材(1)加熱爐加熱工藝加熱溫度1160～1200℃，加熱時(shí)間1.5～2小時(shí)，方坯料陰陽面溫差≤50℃鋼坯出爐；(2)軋鋼機(jī)組軋制工藝終軋溫度≥850℃；冷卻方式，堆冷；棒料經(jīng)酸洗研磨處理并矯直至3mm/M內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種抗?jié)窳蚧瘹鋺?yīng)力腐蝕鋼的制備方法，其特征是上述方法制備的抗?jié)窳蚧瘹鋺?yīng)力腐蝕鋼，成品鋼材的熱處理工藝是920～950℃正火+680～720℃回火，金相組織為鐵素體+微珠光體。
全文摘要
一種抗?jié)窳蚧瘹鋺?yīng)力腐蝕鋼及其制備方法，其特征在于化學(xué)成分(重量％)為0.04～0.08 C，0.20～0.50 Si，0.30～0.60 Mn，2.00～2.30 Cr，0.40～0.70Al，0.30～0.45Mo；P≤0.020，S≤0.010，Cu≤0.15，Ni≤0.20，Ti≤0.020，Sn≤0.020，As≤0.020，Pb≤0.0025，Bi≤0.010，Sb≤0.004；〔N〕≤0.030，〔O〕≤0.0025，〔H〕≤0.00015；余為Fe。采用電爐初煉→鋼包爐真空精煉、模鑄→熱加工軋制開坯、成材的工藝制備方法，經(jīng)940℃正火+700℃回火熱處理，得到金相組織為鐵素體+微珠光體、實(shí)際晶粒度細(xì)于6級(jí)、焊接性能良好、機(jī)械性能優(yōu)良的抗?jié)窳蚧瘹鋺?yīng)力腐蝕鋼成品鋼材。本發(fā)明專利生產(chǎn)的成品鋼材，具有純凈度高、與原油煉制設(shè)備殼體用鋼板硬度相匹配的特點(diǎn)，抗SSCC、抗CL離子SCC性能好，滿足高硫原油煉制設(shè)備用鋼材的要求。
文檔編號(hào)C22C38/22GK1594633SQ20041002544
公開日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2004年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月24日
發(fā)明者黃澤民, 陳新建, 胡達(dá)新, 顧家強(qiáng) 申請(qǐng)人:寶鋼集團(tuán)上海五鋼有限公司