一種具有良好抗hic、sscc特性的q370r壓力容器用厚鋼板及制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及壓力容器用厚鋼板的制造技術，具體設及一種具有良好抗HIC、SSCC特 性的Q370R壓力容器用厚鋼板及制造方法。
【背景技術】
[0002] Q370R是國標GB713-2014"鍋爐和壓力容器用鋼板"中所設鋼種之一，其抗拉強度 為530MPa級別，屈服強度為370MPa級別。作為經典牌號之一，Q370R在我國鍋爐和壓力容器 行業內應用廣泛，在國內中厚板市場上一直占據有較大的市場需求。由于各類壓力容器的 服役環境和使用介質有很大的不同，對壓力容器及其所用鋼板的要求也有極大的差異。例 如，在含有也S腐蝕介質環境中使用的壓力容器容易發生氨致開裂（W下簡稱HIC)、硫化物 腐蝕開裂（W下簡稱SSCC)為典型特征的材料失效現象，為此，設計者就對壓力容器所采用 鋼板提出了具有良好的抗HIC、SSCC特性的要求。
[0003] 眾所周知，鋼的抗HIC、抗SSCC特性與鋼的強度有直接關系。強度越高，則越不利于 鋼的抗HIC、抗SSCC性能。因此，有抗HIC、抗SSCC特性要求的壓力容器用鋼板通常只適用于 抗拉強度和屈服強度相對較低的鋼種，例如，適用于國標中的Q245R和Q345R，美標ASME規范 中的SA516系列、歐標EN10028-3中的P275系列和P355系列等，運些鋼種的抗拉強度通常在 490MPaW下，屈服強度通常在345MPaW下。而對于抗拉強度在530MPaW上的壓力容器鋼種， 如國標GB 713-2014中的Q370R，則很少被設計用來制造在含有也S腐蝕介質、環境中使用的 壓力容器，因為依靠現有技術很難W低成本的成分工藝實現鋼板既具有較高的強度又具有 良好的抗HIC、抗SSCC性能。
[0004] 然而，隨著近年來我國石油化工行業及其成套裝備制造能力的不斷進步，隨著石 化行業海外項目的不斷開拓，其成套裝備的服役環境與使用介質也變的日益復雜，于是，W 低成本的成分工藝生產抗拉強度在530MPaW上、同時兼具良好抗HIC、SSCC性能的壓力容器 用鋼也已成為現實的需求。
[0005] 中國專利CN201310497333.5公開了一種450M化級抗氨致開裂壓力容器用鋼板及 其生產方法，針對抗拉強度為450MPa級別的鍋爐壓力容器用厚鋼板，設計了按重量百分數 為C:0.13~0.14%、Si :0.20~0.30%、Mn:0.90~0.95%、P< 0.008%和S <0.001 %的化學 成分，設計了兩階段采用2.0倍厚度的控制社制、社后采用10~12°C/S冷速的加速冷卻的控 社控冷工藝，設計了離線正火熱處理工藝，最終使鋼板的抗拉強度達到了 450~464MPa，鋼 板的強度級別偏低，沒有達到普通Q370R鋼板抗拉強度含530M化、屈服強度含370M化的要 求，且該發明也沒有設及到鋼板的抗SSCC特性、Z向性能和耐高溫長時PWHT (焊后熱處理)特 性等方面的要求。
[0006] 中國專利CN201010572979.1公開了一種具有良好抗HIC壓力容器用鋼Q345R-Z35 特厚板及其制造方法，針對抗拉強度為490M化級的鍋爐容器用GBQ345R-Z35特厚鋼板，設計 了按重量百分數為C <0.20%、Si <0.55%、Mn: 1.2~1.6%、P< 0.025%、S< 0.005%、（Nb+ V巧i)< 0.10%、和Al >0.015%的化學成分，設計了兩階段采用2.0倍厚度的控制社制、社 后采用3~IOtVS冷速的加速冷卻的控社控冷工藝，設計了普通的離線正火熱處理工藝，最 終使鋼板除具備良好的抗HIC性能，其強度級別比Q370R低40MPa，且其社制工藝采用了控社 控冷工藝，該工藝對鋼板的耐高溫長時PWHT特性有不利的影響。
[0007] 中國專利CN201410111774.1公開了一種SOOMPa級抗硫化氨應力腐蝕開裂的應力 容器用鋼板及其生產方法，針對抗拉強度為500M化級別的鍋爐壓力容器用厚鋼板，設計了 按重量百分數為C <0.20%、Si :0.15~0.50%、Mn< 1.35%、P< 0.012%、S< 0.002%、（Nb+ V巧i) <0.10%、和Al :0.020~0.050%的化學成分，設計了采用普通的2~3倍厚度的兩階 段控制社制工藝，設計了普通的離線正火熱處理工藝，最終使鋼板的抗拉強度達到了 500M化級別，但其抗拉強度級別比Q370R-HIC鋼板低30MPa，且未設及鋼板的耐高溫長時 PWHT特性。
[000引中國專利CN201210055848.5公開了一種抗氨致開裂壓力容器用鋼及其制造方法， 針對抗拉強度為^ 620M化的低碳高強度低合金厚鋼板，設計了按重量百分數為C:0.15~ 0.25%、Si :0.10 ~0.30%、Mn :1.00 ~1.60 %、P: < 0.012%、S< 0.002%、Mo :0.35 ~ 0.60%、V< 0.05%、Ni :0.20~0.80%、Ca:0.0013~0.0045%和Al :0.002~0.050%的化學 成分，設計了澤火+回火的熱處理工藝，用W生產抗拉強度為620MPaW上、并具有良好的抗 HIC性能的低合金高強調質鋼，但其成分為含有高比例的Mo、Ni等貴重元素的低合金高強鋼 成分，已超出GB713-2014標準中Q370R的成分限制；除此之外，采用澤火+回火的熱處理工藝 生產成本較高，同樣也不符合GB713-2014標準中Q370R的交貨狀態限制。
【發明內容】
[0009] 本發明的目的在于提供一種具有良好抗HIC、SSCC特性的Q370R壓力容器用厚鋼板 及制造方法，用來生產10~60mm厚的壓力容器用Q370R鋼板，該鋼板具有良好的抗HIC特性、 良好的抗SSCC特性、良好的耐高溫長時間PWHT特性W及良好的焊接性，且其可制造性強，生 產成本相對較低。
[0010] 為達到上述目的，本發明的技術方案是：
[0011] 一種具有良好抗HIC、SSCC特性的Q370R壓力容器用厚鋼板，其化學成分重量百分 比為：C:0.12 ~0.17%、Si:0.15~0.40%、Mn:1.40~1.65%、Cu:0.10~0.30%、Ni:0.10~ 0.30%、Mo :0.05 ~0.08%、師：0.015 ~0.040 %、V:0.015 ~0.050 %、，P< 0.012%、S< 0.002%，其余為化及不可避免的雜質，且上述元素需同時滿足如下關系：
[0012] (1)當0.0005% <S< 0.002%時，2.0 <Ca/S< 4.0;
[0013] 當 S<0.0005% 時，Ca< 0.002%;
[0014] (2)530 < RMCeq <610,其中，
[0015] RMCeq = 720*C+100*(Mn+S)+35*(Cu+Ni)巧 00*Nb+260*V+260;
[0016] (3)Ceq < 0.46%，其中，Ceq = C+Mn/6+ (Cr+Mo+V)/5+ (Cu+Ni)/15。
[0017] 進一步，所述的具有良好抗HIC、SSCC特性的Q370R壓力容器用厚鋼板，其金相組織 為:在靠近鋼板上下表面的、至少占總厚度20%的厚度范圍內，金相組織W針狀鐵素體和貝 氏體為主，兩者所占的比例應達到50% W上，且沒有明顯的帶狀組織;鋼板其余區域內的金 相組織為W鐵素體+珠光體為主的碳儘鋼"正火"組織。
[0018] 本發明所述的具有良好抗HIC、SSCC特性的Q370R壓力容器用厚鋼板的裂紋長度率 CLR < 5 %、裂紋厚度率CTR < 1.5 %、裂紋敏感率CSR < 0.5 % ;加載80 %屈服強度載荷浸泡 720小時后沒有斷裂;在經620°CX8小時的PWHT(焊后熱處理)后，仍滿足上述性能要求。
[0019] 本發明如下計算公式中元素符合代表對應元素重量百分比X100:RMCeq = 720*C+ 100*(Mn+S)+35*(Cu+Ni)巧00*Nb+260*V巧60;如下計算公式中元素符合代表對應元素的重 量百分比：Ceq = C+Mn/6+ (Cr+Mo+V) /5+ (Cu+Ni) /15。
[0020] C、Si、Mn:C、Si、Mn均為廉價的強化元素，為保證鋼板的強度指標和