一種低回火脆性Cr-Mo系耐高溫承壓設(shè)備用鋼板及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋼鐵技術(shù)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種低回火脆性Cr-M0系耐高溫 承壓設(shè)備用鋼板及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] Cr-Mo系承壓設(shè)備用鋼板廣泛用于加氫反應(yīng)器、合成氨裝置、尿素合作裝置等承壓 設(shè)備制造，設(shè)備長期在高溫、高壓的苛刻條件下服役使用。該類鋼在350~600°C溫度區(qū)間 容易產(chǎn)生脆性傾向，導(dǎo)致制造材料的時效，造成安全事故。為此，耐高溫用Cr-Mo系承壓設(shè) 備用鋼板一般均對表征回火脆性傾向的J系數(shù)、X系數(shù)有明確的要求。
[0003] 目前已公布的關(guān)于抗回火脆化壓力容器鋼板的專利文獻(xiàn)（例如CN 103740912A，） 設(shè)計了 J系數(shù)、X系數(shù)回火脆性系數(shù)的特意控制，但是實施例中J系數(shù)、X系數(shù)實際控制是 高于相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的對J系數(shù)、X系數(shù)回火脆性系數(shù)規(guī)定的最大值（例如ASME A 387中）。 專利文獻(xiàn)（例如CN 102796957A，CN 101691639A)注重了低成本生產(chǎn)、常規(guī)力學(xué)性或是低硫 (S)含量的控制等，沒有涉及鋼中P、As、Sn、Sb的嚴(yán)格控制，缺少衡量回火脆性因素的J系 數(shù)、X系數(shù)的描述。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明目的是提供一種具有低回火脆性Cr、Mo復(fù)合 添加的耐高溫用承壓設(shè)備用鋼板及制備方法，該方法制備的鋼板具有回火脆性系數(shù)低、力 學(xué)穩(wěn)定、厚規(guī)格鋼板心部高溫持久力學(xué)性能高等特點，十分適合用于制造耐高溫承壓設(shè)備 的制造。
[0005] 本發(fā)明的一方面提供了一種低回火脆性Cr-Mo系耐高溫承壓設(shè)備用鋼板，其化 學(xué)成分及重量百分比含量為：C :0. 05 %~0. 17%、Si :彡0. 30%、Mn :0. 40 %~0. 65%、 S 彡 0· 035 %、P 彡 0· 015 %、Cr :0· 80 % ~L 15 %，Mo :0· 45 % ~0· 60 %，Sn 彡 0· 005 %， Sb彡0· 0025 %，As彡0· 005 %，其余為Fe和微量雜質(zhì)。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的具有低回火脆性Cr-Mo系耐高溫承壓設(shè)備用鋼板，所述鋼板的回火 脆性系數(shù)為：J彡150, X彡15。
[0007] 本發(fā)明的具有低回火脆性Cr-Mo系耐高溫承壓設(shè)備用鋼板，為了確保鋼板具有低 的回火脆性，特意強調(diào)降低鋼中磷含量至0.015%以下。嚴(yán)格限制鋼中雜質(zhì)元素錫（Sn)、銻 (Sb)、砷（As)含量，Sn彡0.005%，Sb彡0.005%，As彡0.005%。不過多的添加硅、錳元 素，其中硅元素控制在0. 30%以下。錳元素控制在0. 40 %~0. 65%。
[0008] 本發(fā)明的低回火脆性Cr-Mo系耐高溫承壓設(shè)備用鋼板，為確保鋼板具有耐高溫性 能，鋼中添加具有抗高溫軟化性能的Cr、Mo合金元素。其中Cr含量為0. 80%~I. 15%，Mo 含量為0.40%~0.65%。
[0009] 上述鋼板的化學(xué)成分設(shè)計原理如下：
[0010] 碳（C):碳作是鋼中提高強度最有效的元素之一，是材料獲得強度的主要合金元 素。
[0011] 硅（Si)、錳（Mn) :Si和Mn能夠促進(jìn)鋼中的磷⑵在晶界發(fā)生偏聚，增加回火脆化 敏感性，應(yīng)控制其總含量。
[0012] 鉻（Cr)、鉬（Mo):鋼中的Mo含量為0.40 %~0.65 %時，可以吸附P形成化合物形 成Mo3P，減少P在晶界處的偏聚，降低鋼的回火脆性。Mo為M2C形碳化物形成元素，比Mo 3P 化合物穩(wěn)定。鋼中加入阻止Mo元素形成碳化物的合金元素可以降低鋼的回火脆性傾向。Cr 為強碳化物形成元素，鋼中的Cr含量為Mo含量的一倍以上時，可以提高Cr碳化物的穩(wěn)定 性，抑制M2C碳化物的形成，提高鋼中Mo的固溶度，進(jìn)而降低回火脆性。
[0013] 磷（P)、錫（Sn)、銻（Sn)、砷（As) :P是晶界偏析元素，為降低回火脆性，應(yīng)當(dāng)盡量 降低鋼中P含量。Sn、Sn、As可原始奧氏體晶界偏聚，使晶界結(jié)合力下降，使回火脆性傾向 增加。
[0014] 硫（S):硫在鋼中形成硫化物，對鋼的韌性不利。因此，應(yīng)當(dāng)盡量降低鋼中硫含量 以減少硫化物數(shù)量和級別。
[0015] 本發(fā)明的另一方面提供了一種低回火脆性Cr-M0系耐高溫承壓設(shè)備用鋼板的制 造方法，所述制造方法的工藝環(huán)節(jié)包括鋼坯加熱、成型軋制、成型軋制后的鋼板緩冷、正火 熱處理、回火熱處理，其中，具有包括以下步驟：
[0016] (a)鋼坯條件：鋼坯出爐溫度控制在1150°C~1230°C。為確保最終成型軋制后鋼 板的表面質(zhì)量，鋼坯采用帶溫度裝爐加熱，裝爐前鋼坯的溫度為150°C~400°C。
[0017] (b)軋制條件：乳制步驟（a)的鋼還，鋼坯精軋開軋溫度為900~1100°C，鋼坯精 軋開軋厚度為成品鋼板厚度的3. 0~5. 0倍。
[0018] (c)正火加回火熱處理：正火溫度為860~900°C，正火保溫時間為5~30min，回 火溫度為620~660°C，回火保溫時間為5~30min。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的制備方法，優(yōu)選地，當(dāng)成品鋼板厚度為8~25mm時，鋼坯精軋開軋溫 度為950~1100°C，鋼坯精軋開軋厚度為成品鋼板厚度的3. 0~5. 0倍，正火溫度為880~ 900°C，保溫時間為5~15min，回火溫度為640~660°C，保溫時間為5~10min。
[0020] 優(yōu)選地，當(dāng)成品鋼板厚度為大于25其小于等于50mm時，鋼坯精軋開軋溫度為 900~930°C，鋼坯精軋開軋厚度為成品鋼板厚度的3. 0~3. 5倍，正火溫度為860~880°C， 保溫時間為10~20min，回火溫度為620~640°C，保溫時間為20~30min。
[0021] 優(yōu)選地，當(dāng)步驟（b)成品鋼板厚度大于25mm且小于等于50mm時，鋼板軋制后進(jìn)行 堆垛緩冷處理，最終成型軋制后的堆垛緩冷時間不低于24~36小時。
[0022] 進(jìn)一步優(yōu)選地，當(dāng)步驟（b)成品鋼板厚度大于25mm且小于等于35mm時，鋼板乳制 后進(jìn)行堆垛緩冷處理，最終成型軋制后的堆垛緩冷時間不低于24小時；當(dāng)步驟（b)成品鋼 板厚度大于35mm且小于等于50mm時，鋼板軋制后進(jìn)行堆垛緩冷處理，最終成型軋制后的堆 垛緩冷時間不低于36小時。
[0023] 上述鋼坯采用帶溫度裝爐加熱及> 25mm~50mm鋼板最終成型軋制后緩冷原理如 下：
[0024] 含Cr、Mo的合金鋼坯在成型軋制前的加熱不當(dāng)，如鋼坯局部加熱不均勻等，將會 產(chǎn)生裂紋等缺陷。Cr-Mo鋼板屬貝氏體型合金鋼，在空冷條件下便可產(chǎn)生貝氏體組織。成型 軋制后的急冷容易產(chǎn)生組織應(yīng)力與熱應(yīng)力，如果控制不當(dāng)可導(dǎo)致表面裂紋和邊部裂紋。
[0025] 本發(fā)明通過Cr、Mo合金元素的復(fù)合添加，合理的Si、Mn含量設(shè)計，低P和極低殘余 元素 Sn嚴(yán)格控制，4300mm雙機架軋制及正火+高溫回火等工藝技術(shù)的實施，獲得耐高溫用 承壓設(shè)備用鋼板。鋼板回火脆性系數(shù)低、力學(xué)穩(wěn)定、厚規(guī)格鋼板心部高溫持久力學(xué)性能高等 特點，適合用于制造耐高溫承壓設(shè)備的制造。
【具體實施方式】
[0026] 下面以【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0027] 實施例1
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的方法所生產(chǎn)的鋼板的化學(xué)成分及重量百分比含量為：C :0. 138%、 Si ：0. 24%,Mn ：0. 49%, S ：0. 002%,P ：0. 011%,Cr ：0. 97%,Mo ：0. 49%, Sn ：0. 003%, Sb ： 0.001%，As :0. 004%，其余為Fe和微量雜質(zhì)。J系數(shù)為102. 2, X系數(shù)為13. 1，其中，J = (Si+Mn) X (P+Sn) X104,式中 Si，Mn，P，Sn 為重量百分?jǐn)?shù)。X = (10P+5Sb+4Sn+As)/100,式 中 P，Sb，Sn，As 為 ppm 數(shù)。