壓力容器用鋼材、其制造方法及深拉延產品的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及低溫壓力容器用鋼材，尤其涉及低溫韌性及針對硫化氫應力腐蝕開裂 (SSCC :Sulfide Stress Corrosion Cracking)的抵抗性優(yōu)異的壓力容器用鋼材及其制造 方法和利用所述鋼材的深拉延產品的制造方法。
【背景技術】
[0002] 對于如提煉原油的提煉設備或儲存罐等那樣作用有壓力的壓力容器而言，根據(jù)其 容器的使用溫度及待儲存到容器內的物質的特性來確定所要求的物理性質。尤其，使用溫 度較低時，要求低溫韌性，且由于由腐蝕引起的鋼材的劣化根據(jù)儲存物質的種類而不同，因 此要求基于儲存物質的種類的特殊的物理性質。
[0003] 近來，隨著硫化氫（H2S)含有量較高的原油的開采增加，原油提煉設備所需的鋼材 中對于針對由硫化氫引起的材料劣化具有較高抵抗性的鋼材的要求也正在增加。而且，由 于開采以及提煉環(huán)境趨向低溫環(huán)境，因此對于低溫韌性的要求也正在增加，因此，在應用于 這些的壓力容器中，對于將針對由硫化氫引起的腐蝕的抵抗性以及低溫韌性同時要求的鋼 材的需求正在增加。
[0004] 另一方面，以往使用了如下的制造氣缸的方法，即，為了制造具有較高的拉伸強度 的低溫壓力容器用鋼板而使用無縫管（Seamless Pipe)通過旋壓式的加工法制造了壓力容 器用氣缸。然而，利用此方法生產的氣缸具有接縫，因而不僅外觀不美麗，而且還存在接縫 部分的物理性質有可能降低的問題。
[0005] 并且，以往所使用的低溫壓力容器用鋼板利用沒有接縫的管（Pipe)來制造，因此 含有作為強力的碳化物析出元素的釩（V)的情形較多。因此，為了賦予加工性而進行球化 熱處理時，由于釩的析出硬化現(xiàn)象而使鋼材的強度過于變高，從而存在難以通過后續(xù)的深 拉延工序直接成型的問題。
[0006] 況且，對以往的低溫壓力容器用鋼材執(zhí)行球化熱處理時，需要時間長達90分鐘以 上，從而在鋼材的生產性及生產成本方面是不利的，且有可能出現(xiàn)脫碳現(xiàn)象，因而反而有可 能使鋼材的強度降低。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的一個方面提供一種如下的壓力容器用鋼材及其制造方法和利用所述鋼 材的深拉延產品的制造方法，即，本發(fā)明提供的壓力容器用鋼材相比于以往的低溫壓力容 器用鋼材，針對硫化氫應力腐蝕開裂（SSCC)的抵抗性優(yōu)異，從而可有效地增大容器的壽命 以及穩(wěn)定性，同時低溫韌性優(yōu)異。
[0008] 本發(fā)明一方面提供一種低溫韌性及硫化氫應力腐蝕開裂抵抗性優(yōu)異的壓力容器 用鋼材，以重量％計，包含：〇. 3 %~0. 4%的碳；0. 15%~0. 40 %的硅；0. 4%~1. 0%的 錳；0. 001 %~0. 05%的鋁；0. 8%~1. 2 %的鉻；0. 15%~0. 80%的鉬；0. 1 %以下的鎳； 0. 0005 %~0. 0020 %的鈣；0. 015 %以下的磷；0. 015 %以下的硫；剩余成分Fe及不可避免 的雜質，其中微細組織由鐵素體、貝氏體以及馬氏體這三相復合組織構成。
[0009] 本發(fā)明的另一方面提供一種低溫韌性及硫化氫應力腐蝕開裂抵抗性優(yōu)異的壓力 容器用鋼材的制造方法，包含如下步驟：在1000~1250°C下對滿足上述成分組成的鋼塊進 行再加熱；對經過再加熱的所述鋼塊在750~1000°C下進行終軋而制造為熱軋鋼板；對所 述熱軋鋼板進行正火處理；以及對經過正火處理的所述熱軋鋼板在Acl~Ac3溫度下進行 30分鐘以上的球化熱處理；所述終軋實施為使以下述關系式2表示的每軋制道次的壓延形 狀比滿足0. 9~1. 5，
[0010] [關系式2]
[0011] 軋制形狀比=(軋制輥半徑X壓下量）°_V(鋼板平均厚度）
[0012] 其中，乳制棍半徑的單位為mm，壓下量的單位為mm，鋼板平均厚度的單位為mm，所 述鋼板平均厚度是指針對在終軋的入口側和出口側上的厚度的平均值。
[0013] 本發(fā)明的又一方面提供一種深拉延產品的制造方法，包括如下步驟：對通過前述 制造方法制造的壓力容器用鋼材進行深拉延；在進行所述深拉延之后，進行在850~950°C 下維持1. 6t+(10~30)分鐘的淬火，其中t為鋼材厚度，鋼材厚度的單位為mm ;在進行所 述淬火之后，在550~625°C下進行回火。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明具有如下效果：由于大幅縮短了球化熱處理時間，從而能夠節(jié)約成本 和時間，而且即使降低高價合金元素的添加量也能夠提供相比于以往的壓力容器用鋼材可 大幅提高針對硫化氫應力腐蝕開裂（SSCC)的抵抗性的鋼材。
【具體實施方式】
[0015] 【用于實施本發(fā)明的最佳的形態(tài)】
[0016] 本發(fā)明人為了開發(fā)出利用為如提煉原油的提煉設備或儲存罐等那樣作用有壓力 的壓力容器的素材的同時低溫韌性和針對硫化氫應力腐蝕開裂（SSCC)的抵抗性優(yōu)異的壓 力容器用鋼材而進行了深入研宄，其結果確認到即使減少了高價的合金元素也可根據(jù)制造 條件的最佳化而制造出作為目標的鋼材，由此完成了本發(fā)明。
[0017] 以下，對本發(fā)明進行詳細說明。
[0018] 本發(fā)明的一個方面的低溫韌性及針對硫化氫應力腐蝕開裂（SSCC)的抵抗性優(yōu) 異的壓力容器用鋼材優(yōu)選為包含：〇. 3%~0.4%的碳（C) ;0. 15%~0.40%的硅（Si); 0? 4%~1. 0%的錳（Mn) ;0? 001%~0? 05%的鋁（A1) ;0? 8%~1. 2%的鉻（Cr) ;0? 15%~ 0.80%的鉬（]?〇);0.1%以下的鎳（附）；0.0005%~0.0020%的鈣化3) ;0.015%以下的磷 (P) ;0. 015%以下的硫⑶；剩余成分Fe及不可避免的雜質。
[0019] 以下，對在本發(fā)明中將合金成分的組成限制為如上所述的理由進行說明。此時，對 各個成分的含量若沒有特別言及，則表示重量％。
[0020] C:0.3%~0.4%
[0021] 碳（C)是為了確保鋼材的強度而添加的元素，其含量小于0.3%時，強度會降低， 從而存在無法確保目標強度的問題，相反，如果超過0. 4%，則具有導致韌性降低的問題，因 此是非優(yōu)選的。因此，在本發(fā)明中，C的含量優(yōu)選為限制在0. 3%~0. 4%。
[0022] Si :0? 15%~0? 40%
[0023] 硅（Si)不僅是作為煉鋼工序的脫氧劑而起作用，而且作為固溶強化元素是對提 高強度有利的元素。這種Si的含量小于0. 15%時，無法獲得前述的效果，相反，如果超過 0. 40%，則韌性會降低，且在鋼板表面形成氧化覆膜，從而存在降低表面品質的問題。因此， 在本發(fā)明中，Si的含量優(yōu)選為限制在0. 15%~0.40%。
[0024] Mn:0.4% ~1.0%
[0025] 錳（Mn)是對鋼的強度和韌性產生重要影響的元素，如果其含量小于0. 4%，則難 以期待前述效果，相反，如果超過1. 〇%，則加工性會降低，且合金原料成本上升，從而存在 使制造成本增加的問題。因此，在本發(fā)明中，Mn的含量優(yōu)選為限制在0. 4%~1. 0%。
[0026] Al:0.001%~0.05%
[0027] 與所述Si類似，鋁（A1)在煉鋼工序中起到強力的脫氧劑的作用，其含量小于 0. 001 %時，難以期待前述效果，相反，如果A1的含量超過0. 05%，則不僅是脫氧效果飽和， 而且還導致制造成本上升，因此是非優(yōu)選的。因此，在本發(fā)明中，A1的含量優(yōu)選為限制在 0. 001%~0. 05%。
[0028] Cr:0.8%~1.2%
[0029] 絡（Cr)是有利于提高鋼的淬透性（hardenability)的元素，為了獲得這樣的 效果，優(yōu)選為添加〇. 8%以上的Cr。只是，Cr是高價的元素，因而如果其含量過多而超過 1.2%，則存在導致制造成本的急劇的上升的問題。因此，在本發(fā)明中，Cr的含量優(yōu)選為限 制在0. 8%~1. 2%。
[0030] Mo :0. 15%~0. 80%
[0031] 鉬（Mo)是對于提高鋼的淬透性有效的元素，且已知是防止發(fā)生由硫化物引起的 開裂的元素。而且，是對于由淬火-回火（tempering)之后微細碳化物的析出引起的強度確 保有效的兀素。為了獲得前述效果，優(yōu)選為添加0.15%以上的Mo。只是，Mo也是尚價的兀 素，因而如果其含量過多而超過0. 80%，則導致制造成本的急劇的上升，因此是非優(yōu)選的。 因此，在本發(fā)明中，Mo的含量優(yōu)選為限制在0. 15 %~0. 80 %，更加有利的是優(yōu)選為0. 3 %~ 0? 7%〇
[0032] Ni :0? 1 % 以下（0 % 除外）
[0033] 鎳（Ni)是對于提高鋼的低溫韌性非常有效的元素，然而是非常高價的元素，而且 如果其含量過多，則存在妨礙碳化物球化的問題，因此，優(yōu)選為其含量限制在〇. 1 %以下。
[0034] Ca :0? 0005%~0? 0020%
[0035] 鈣（Ca)是對如Mns -樣沿軋制方向伸長而延伸的夾雜物進行球化而有利于減少 在軋制后基于軋制方向的材料各向異性的元素，在本發(fā)明中為了獲得所述效果，優(yōu)選為添 加0. 0005%以上的Ca。只是，如果其含量過多，則會與鋼中所含有的0發(fā)生反應而生成非金 屬夾雜物Cao,從而存在使鋼的物理性質惡化的問題，因此優(yōu)選為將上限限制為0. 0020%。
[0036] P:0.015% 以下
[0037] 磷（P)是使鋼的低溫韌性劣化的元素，因而優(yōu)選為最大限度地抑制其含量，考慮 到煉鋼工序，其含量優(yōu)選為限制在0.015%以下。
[0038] S:0.015% 以下
[0039] 硫（S)是與P -同不利于鋼的低溫韌性的元素，因而優(yōu)選為對于其含量也要最大 限度地抑制。只是，考慮到煉鋼工序，其含量優(yōu)選為限制在0.015%以下。
[0040] 本發(fā)明的剩余的成分是鐵（Fe)。只是，在通常的煉鋼制造過程中，從原料或周圍環(huán) 境不可避免地混入意想不到的雜質，因而這是無法排除在外的。對于參與通常的煉鋼制造 過程的技術人員而言，誰都知曉這些雜質，因而對此的所有內容將不會在本說明書中特別 地言及。
[0041] 對于滿足前述成分組成的本發(fā)明的鋼材而言，其微細組織優(yōu)選為由鐵素體、貝氏 體以及馬氏體這三相的復合組織構成。
[0042] 雖然在下面會詳細說明，然而要說明的是，在本發(fā)明提供的鋼材的制造步驟中，正 火（normalizing)處理之后，作為鋼板的微細組織，由鐵素體、貝氏體、馬氏體這三相復合 組織形態(tài)形成。
[0043] 所述三相復合組織中馬氏體和貝氏體組織可確保鋼材的強度的同時，在球化熱處 理時可縮短其時間。進一步具體來講，諸如馬氏體、貝氏體、鐵素體之類的低溫變態(tài)組織中， 具有碳化物越是微細則球化速度越快的特征，且通常其速度可按馬氏體 > 貝氏體 > 鐵素體 的順序縮短球化時間。
[0044] 而且，鐵素體是有利于確保鋼的延展性的組織，尤其在本發(fā)明中是有利于確保深 拉性的組織。
[0045] 進一步具體來講，優(yōu)選地，所述微細組織中馬氏體