專利名稱：：一種大型石油儲罐用高強度厚鋼板及其低成本制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于鋼板低合金鋼生產(chǎn)工藝領(lǐng)域，涉及到一種大型石油儲罐用高強度厚鋼板及其制造方法，特別是適應于80120KJ/cm大線能量焊接的石油儲罐用高強度鋼板。
背景技術(shù)：
：隨著對能源的不斷需求，國內(nèi)外石油儲罐的建設(shè)不斷發(fā)展并向大型化發(fā)展，1030萬《13大型石油儲罐的建設(shè)進入高峰期。石油儲罐中的介質(zhì)屬于易燃危險品，建造儲罐所需鋼材需經(jīng)國家指定的權(quán)威質(zhì)檢部門認證后方可使用。為了降低材料及制造成本，石油儲罐主要采用高強度調(diào)質(zhì)板，并且要求焊接施工高效率，如壁板施工中主要采用大線能量的氣電立焊和埋弧焊橫焊工藝，焊接線能量輸入在80120KJ/cm。因此，石油儲罐所采用的高強度鋼應滿足(1)高屈服和抗拉強度、高韌性、高均勻性和穩(wěn)定性；(2)必須適應大線能量焊接，采用80120KJ/cm的大線能量焊接后，其HAZ(焊接熱影響區(qū))塑韌性不明顯降低；(3)為了適合現(xiàn)場焊接，焊接前不需要預熱，焊后不產(chǎn)生焊接冷裂紋；(4)焊后580'CSR處理性能不降低。由于此鋼的技術(shù)要求高，生產(chǎn)難度大，為滿足不斷發(fā)展的大型石油儲罐建設(shè)的需要，國內(nèi)外對低合金高強度鋼的焊接熱影響區(qū)組織性能特征、奧氏體晶粒長大動力學等方面進行了大量的研究與探索，取得了一定的成果。在本發(fā)明之前，特開昭49-37814號公報和特公平4-13406號公報中已經(jīng)公開為降低焊接裂紋敏感性而降碳C和添加鈦一硼(Ti-B)的技術(shù)，通過添加硼B(yǎng)來保證鋼的淬透性。特開昭61-12970號公報是低碳C加釩V及直接淬火生產(chǎn)低焊接敏感性的600MPa級高強度鋼的方法，但都沒有涉及大線能量焊接，不適合于大型石油儲罐現(xiàn)場施工中的大線能量焊接工藝。在特開昭60-9086，特開平2-254119，特開昭59-113120，特開昭61-12970公報中提出了不添加硼B(yǎng)的技術(shù)。公報中的技術(shù)都是600MPa級非調(diào)質(zhì)型鋼的技術(shù)，但從實施例中看出這些技術(shù)適用的板厚上限都是20mm左右，不能滿足大型石油儲罐用鋼板最大厚度3050mm要求。特開平10-68045號公報是570MPa高強度級別的具有良好焊接裂紋敏感性和大線能量焊接后高沖擊值鋼的生產(chǎn)方法。此鋼強度偏低。特開平10-298706號公報是600MPa高強度大線能量焊接低裂紋敏感性鋼及其生產(chǎn)方法。這兩者均對鋼中鈮Nb、釩V含量以公式625(有效Nb)+250V+210Ceq》t+40(t為鋼板厚度mm)加以限定，合金含量高，成本較高，與本發(fā)明目的屬于不同的合金設(shè)計理念。，國內(nèi)也有一些適用于石油儲罐用高強度鋼板及其生產(chǎn)方法的研究。如"大線能量的焊接裂紋敏感性系列鋼及其生產(chǎn)方法"(ZL02115877.0)、"可大線能量焊接的超高強度厚鋼板及其制造方法"(ZL200410017255.5)、"一種可大線能量焊接的厚鋼板及制造方法"(申請?zhí)?00510023216.0)、"大線能量低焊接裂紋敏感型厚鋼板及其生產(chǎn)方法"(申請?zhí)?00510047195.6)、"一種適合大線能量焊接的Nb-Ti微合金鋼及冶煉方法"(申請?zhí)?00510047672.9)、"大線能量焊接非調(diào)質(zhì)高韌性低溫鋼及其生產(chǎn)方法"(ZL01128316.5)、"一種大線能量焊接非調(diào)質(zhì)高強度鋼板及其制造方法"(申請?zhí)?00710052134.8)。這些現(xiàn)有技術(shù)，主要存在如下問題(1)焊接線能量低，一般只適用于》50KJ/cm80KJ/cm的焊接線能量的低溫球罐、儲罐的建設(shè)，而不適用于更大線能量焊接輸入的大型石油儲罐。雖然也有線能量較高者(申請?zhí)?00710052134.8),但其強度低于600MPa，不能滿足大型石油儲罐用鋼板強度要求。(2)添加硼B(yǎng)來保證鋼的淬透性。截至目前，抗拉強度600MPa級低焊接裂紋敏感性高強度鋼板基本上采用調(diào)質(zhì)型生產(chǎn)技術(shù)，幾乎都是通過添加B來保證鋼的淬透性，母材性能不穩(wěn)定，特別是焊接熱影響區(qū)的硬度會顯著提高，使焊接融合線的韌性變壞，特別是進行大線能量單面一道次焊接時，由于沒有后續(xù)焊接道次的再加熱，使鋼的韌性顯著變壞。也有不添加B來保證焊接性能，如申請?zhí)枮?00510047195.6、'申請?zhí)枮?00510047672.9所涉及的技術(shù)，但其含有較多的鉻Cr、鈮Nb、鉬Mo等合金元素，合金成本較高。(3)采用離線調(diào)質(zhì)工藝或熱機械軋制工藝TMCP。離線調(diào)質(zhì)生產(chǎn)過程復雜、環(huán)節(jié)多、表面質(zhì)量差、生產(chǎn)成本高、周期長、難以保證交貨時間；TMCP工藝由于受冷卻條件的影響，鋼板性能穩(wěn)定性差。(4)含有較多的昂貴金屬，合金成本較高。例如ZL200410017255.5，其成分(30.01%0.06%、Si0.10%0.50%、Mnl.00%1.40%、Nb0.010%0.050%、V0.040%0.090%、Cu0.60%1.00%、Cr0.20%0.50%、Mo0.20%0.50%、Ni0.50%0,80%、B5PPm30PPm、Ti0.005%0扁％、A1[S]0.040%0.070%,其中Nb含量較高，還含有Cu、Cr、B等元素，貴重金屬Mo的含量也較高，成本較高。(5)鋼種含有稀土元素，例如ZL01128316.5。稀土元素為非?；顫姷脑兀蝗菀卓刂?，而且容易污染鋼水，不利于產(chǎn)品質(zhì)量的提高。.
發(fā)明內(nèi)容鑒于上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種石油儲罐用高強度厚鋼板及其低成本生產(chǎn)方法，該方法通過減少成分中貴重金屬含量，配合合適的冶煉、軋制技術(shù)，充分利用能源，降低生產(chǎn)成本，降低生產(chǎn)組織難度，減少生產(chǎn)工序，縮短生產(chǎn)周期；并且得到的鋼板適應于更大線能量的焊接(80120KJ/cm)，該鋼板可應用于1030萬立方米石油儲罐。本發(fā)明的技術(shù)方案是該種大型石油儲罐用高強度厚鋼板，其特征在于，它的主要化學成分重量百分比為C:0.010.12%，Si:0.150.35%，Mn:1.451.80%，P《0.010%，S《0.003%，Al:0.020.060/o，V:0.020.06%，Ni:0.200.德，N:0扁0.006%，其余為Fe和其它合金元素及不可避免的雜質(zhì)。在所述的一種大型石油儲罐用高強度厚鋼板中，鋼的化學成分中加入以下重量百分比的Nb《0.02%，Mo《0.12%，Ti:0.0100.040%，且滿足Ti/N=2.03.4;同時，鋼的化學成分滿足再熱裂紋敏感系數(shù)PSR=Cr+Cu+2Mo+10V+7Nb+5Ti-2《0;焊摸裂紋敏感性系數(shù)Pcm=C+Si/30+Ni/60+(Mn+CH"Cu)/20+Mo/15+V/10+5B《0.21%。所述大型石油儲罐用高強度鋼板的制造方法，其特征在于，a.KR鐵水處理；b.LF+VD精煉技術(shù)；C.大板坯連鑄技術(shù)；d.板坯加熱；e.熱軋，在奧氏體再結(jié)晶區(qū)大壓下實現(xiàn)充分再結(jié)晶；f.直接淬火冷卻；g.強力熱矯直控制板形；h.無氧化輥底式爐回火處理。在所述大型石油儲罐用高強度厚鋼板制造方法中，在充分脫氧后在LF加入Nb，VD或RH中加入Ti，并通過加入Ca進行處理，球化夾雜物形態(tài)，實現(xiàn)了純凈鋼的冶煉，凈化鋼質(zhì)。在所述大型石油儲罐用高強度厚鋼板制造方法中，將鋼坯加^至11001250°C;在奧氏體可發(fā)生再結(jié)晶區(qū)將鋼坯軋制成鋼板；在奧氏體未發(fā)生再結(jié)晶區(qū)將鋼板軋制，終軋溫度860950°C;軋制后利用汽霧及水幕兩階段冷卻實現(xiàn)鋼板2545'C/s的快速冷卻，實現(xiàn)鋼板在線淬火；對淬火后的鋼板進行60(TC65(TC高溫回火。本發(fā)明是通過極少量的Nb、Ti、V元素微合金化，減少焊接裂紋敏感性組分，不添加B元素，將鋼的成分控制在C《0.15X，Pcm《0.21%，并且通過控制冶煉過程中高溫生成彌散分布的細小粒子TiN，控制鋼板的微觀組織和粒子析出量，抑制鋼板在焊接過程中晶粒的長大，改善其HAZ區(qū)低溫韌性，提高抗大線能量焊接輸入的能力。通過控制冶煉過程O、N、H的含量，合金元素的加入順序，利用鋼板高溫再結(jié)晶軋制充分細化晶粒，利用軋制后鋼板的余熱在線直接淬火，離線回火來生產(chǎn)大線能量焊接用高強度鋼板。加速冷卻可以節(jié)約能耗、降低生產(chǎn)成本。鋼板生產(chǎn)時，利用軋后鋼板的余熱，給予一定的冷卻速度控制其相變過程，從而可以取代軋后正火處理和淬火加回火處理，節(jié)省了二次加熱的能耗，減少了工序，縮短了生產(chǎn)周期，從而降低了生產(chǎn)成本。為了保證本發(fā)明的目的，使鋼板具有高強度的同時，具有高的韌性、良好的焊接性能，首先要設(shè)計合適的組織-貝氏體、回火索氏體。低碳當量、低裂紋敏感系數(shù)組分的鋼板具有良好的低溫韌性和焊接性能。本發(fā)明中各元素限量的理由詳述如下c對鋼的強度、低溫沖擊韌性、焊接性能產(chǎn)生顯著影響，c一方面可以提高強度，另一方面，隨著c含量的增高，低溫沖擊韌性、焊接性能會隨之降低。當C高于0.12X時，焊接熱影響區(qū)中出現(xiàn)多量的淬硬組織，使韌性得到惡化，而且高C時容易產(chǎn)生焊接裂紋。本發(fā)明C含量限制在0.01^0.12%。Mn主要起固溶強化作用，提高錳含量可以顯著提高鋼的抗拉強度，錳還可以推遲鐵素體、珠光體的轉(zhuǎn)變，并降低貝氏體的轉(zhuǎn)變溫虔，有利于形成細晶粒組織；當Mn含量高于1.80X時，熱影響區(qū)韌性變壞。本發(fā)明Mn含量限制在1.451.80%。鋼中添加微量Nb、V、Ti元素，能抑制鋼材焊接影響區(qū)韌性的下降。Nb、V、Ti是強碳、氮化物形成元素，在鋼中可形成細小、分散、質(zhì)硬的碳化物或氮化物，起到彌散強化、細化晶粒和沉淀強化的作用，可有效提高鋼的強度、硬度、韌性、耐磨性、抗腐蝕性、延展性和焊接性能，降低鋼的過熱敏感性及時效傾向。鈮能產(chǎn)生非常顯著的晶粒細化及中等程度的沉淀強化作用，易與C、N結(jié)合生成碳氮化物，在軋制過程中通過彌散析出釘扎晶界阻止晶粒的長大，延遲奧氏體的再結(jié)晶，以起到改善強度和韌性的作用。但加入太多，導致鋼的再結(jié)晶溫度升高。本發(fā)明Nb含量《0.02X。Ti化學活性很強，易與鋼中的C、N、O、S形成化合物。加入微量Ti，使其與鋼中的N形成TiN，TiN粒子與鐵素體的錯配度很小(3.8%)，可作為非均勻形核的基體，產(chǎn)生強烈的沉淀強化及中等程度的晶粒細化作用。TiN可阻止鋼坯在加熱、軋制、焊接過程中晶粒的長大，改善母材和焊接熱影響區(qū)的韌性。同時，TiN可有效阻止奧氏體晶粒在加熱過程中的長大，起到細化奧氏體晶粒的作用，并能改善焊接熱影響區(qū)的韌性。本發(fā)明嚴格控制Ti、N元素含量，分別為0.0100.030%、0.0030.006%，且控制Ti/N=2.03.4。釩的溶解度較低，對阻止奧氏體晶粒長大及再結(jié)晶的作用很弱，主要是通過鐵素體中C、N化合物的析出而產(chǎn)生中等程度的沉淀強化作用。V的適量添加可以保證母材和焊接接頭的強度，但含量大于0.06%時可降低母材韌性及焊接性能。本發(fā)明V含量限制為0.020.06%。Mo能夠提高厚鋼板的淬透性，有助于軋制時奧氏體晶粒細化和和微細貝氏體的生成。Ni的主要作用是提高鋼的低溫韌性。但這兩種元素均能顯著提高碳當量，導致鋼的焊接性能下降，且Mo、Ni合金較為貴重。為在保證鋼板各項性能的前提下降低生產(chǎn)成本，本發(fā)明對Mo、Ni元素含量限制范圍分別為0.080.12%、0.200.40%。Al是脫氧元素，鋼中形成的A1N可有效細化晶粒，含量0.02%0.06%較為合適。鋼中的雜質(zhì)元素P、S、N要盡量低，避免出現(xiàn)鋼中夾雜物，影響鋼板的韌性。本發(fā)明要求P《0.010X，S《0.003%。通過上述分析，本發(fā)明是充分利用錳的作用，提高錳、降低碳的含量，減少Mo及Ni，利用微量的Nb來消化一部分N，加入Ti元素，利用冶煉時形成Ti/N=2.03.4的配比來在高溫狀態(tài)下生成細小的TiN粒子，在其后的控軋及調(diào)質(zhì)過程中TiN的穩(wěn)定性來保證鋼板中均勻細小的TiN，控制鋼板焊接時晶粒的粗大，改善鋼板的焊接性能。1、本發(fā)明采用高潔凈鋼生產(chǎn)工藝生產(chǎn)出低硫、磷含量，低碳高錳，鈮、鈦復合微合金化的成分設(shè)計。化學成分含量按重量的百分比見表1。表1化學成分含量(重量的百分比)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>本發(fā)明的鋼化學成分滿足PSR=Cr+Cu+2Mo+10V+7Nb+5Ti-2《0，Pcm=C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B《0.21%。具有良好的抗再熱裂紋敏感性和焊接性能。在線淬火、離線回火工藝采用的成分設(shè)計是利用極少量的Nb、V、Ti的復合微合金化，添加少量Mo提高厚鋼板的淬透性，配合后期的控制軋制，充分利用軋制后鋼板的余熱，利用汽霧及水幕兩階段冷卻實現(xiàn)^》25"C/s的快速冷卻，使鋼板在線淬火，節(jié)約了能源，節(jié)省了同類鋼板下線淬火的工序，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了能源。2、本發(fā)明鋼的力學性能見表2。經(jīng)80120KJ/cm的大線能量焊接后，抗拉強度》610MPa，熱影響區(qū)-20。C沖擊功平均值》47J，單值》33J。表2力學性能規(guī)格mmRpo.2，MPaRm，MPsA，％冷彎180°AKV，J,-20°C縱向1250》490610730》17d=3a》1003、本發(fā)明鋼的生產(chǎn)工藝a.KR鐵水處理；b丄F+VD精煉技術(shù)；c.大板坯連鑄技術(shù)；d.板坯加熱；e.熱軋，在奧氏體再結(jié)晶區(qū)大壓下實現(xiàn)充分再結(jié)晶；f.直接淬火冷卻；g.強力熱矯直控制板形；h.無氧化輥底式爐回火處理。4、本發(fā)明鋼冶煉過程通過加入Ca進行處理，球化夾雜物形態(tài)，實現(xiàn)了純凈鋼的冶煉，凈化了鋼質(zhì)。5、本發(fā)明鋼冶煉過程合金元素加入順序Nb、V、Ti是較貴重的合金元素，在真空處理后期或真空處理完畢后再加，一方面能極大提高微合金元素吸收率，同時也可以減少鋼中氫的含量。6、本發(fā)明鋼的生產(chǎn)過程為將鋼坯加熱至11001250"C;在奧氏體可發(fā)生再結(jié)晶區(qū)將鋼坯軋制成鋼板；在奧氏體未發(fā)生再結(jié)晶區(qū)將鋼板軋制，終軋溫度86095(TC;以不低于約25°C/s的冷卻速率在線淬火，至低于約15030(TC的淬火終止溫度；對淬火后的鋼板進行高溫回火。本發(fā)明的有益效果突出表現(xiàn)在1、化學成分設(shè)計簡單，按元素添加量及種類盡量少的原則，合理調(diào)整各元素的配比量，保證鋼板的性能，減少生產(chǎn)成本。2、不添加B元素，避免了B對焊接熱影響區(qū)硬度及母材性能穩(wěn)定性的影響，保證了鋼板的大線能量焊接性能。3、采用軋后直接在線淬火工藝。以不低于25°C/s的冷卻速率在線淬火，鋼板性能穩(wěn)定，生產(chǎn)周期短、成本低、組織難度小。4、釆用合理的貴重合金加入順序，提高合金元素吸收率，降低合金成本。5、實現(xiàn)了鋼板高強度、高韌性及優(yōu)良焊接性的有機統(tǒng)一，實現(xiàn)可大線能量焊接，ox:以上焊接鋼板無需進行預熱。圖1為實例中鋼板沖擊斷口形貌(SEM);圖2為實例中21.5mm鋼板OPM組織(厚度1/4X500);圖3為實例中21.5mm鋼板SEM組織(厚度1/4X3000);圖4為實例中21.5mm鋼板SEM組織(厚度1/4X2000);圖5為比較鋼板SEM組織(厚度1/4X2000)。具體實施方式本發(fā)明所述鋼的采用在線淬火+回火的工藝生產(chǎn)油罐鋼，其工藝流程如下優(yōu)質(zhì)鐵水-KR鐵水預處理-120噸頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐-CAS站吹氬處理-LF爐精煉-VD真空脫氣處理-板坯澆鑄-步進式加熱爐-高壓水除鱗-3200mm軋機粗軋-3500mm軋機精軋-在線淬火-強力矯直-精整-噴號標識-探傷-回火-取樣檢驗-入庫-發(fā)貨。冶煉工藝.*采用轉(zhuǎn)爐冶煉，通過頂吹或頂?shù)讖秃洗禑挘M行深脫碳；釆用LF爐和VD爐真空處理，降低O、H、N等有害氣體以及S的含量；添加合金元素，進行微合金化；Ca處理，喂Si-Ca線l6m/t，控制硫化物形態(tài)，提高延性和韌性，減少鋼板橫向和縱向性能差；連鑄采用電磁攪拌。最終本發(fā)明鋼的化學成分為(按重量百分比)C:0.010.12%,Si:0.150.35%，Mn:1.451.80%，P《0.010%，S《0.003%，Al:0.020.06%，Nb《0.02%,V:0.020.06%，Ti:0.0100.040%,Ni:0.200.40%，Mo《0.12%，N:0.0030.006%且滿足Ti/N=2.03.4。另外，本發(fā)明的鋼化學成分還必須滿足PSR二Cr+Cu+2Mo+10V+7Nb+5Ti-2《0,Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B《0.21(%)其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。鋼坯熱裝爐工藝連鑄坯切割完畢后，直接輸送至加熱爐，鋼坯表面入爐溫度30050(TC,鋼坯在爐加熱時間》3小時，使析出的Nb等合金元素充分溶回到奧氏體中。鋼坯最終加熱溫度11501200°C。軋制冷卻工藝釆用雙機架控軋，粗軋機進行》98(TC的完全再結(jié)晶軋制，減少中間坯的等待時間，防止變形后奧氏體過分長大。精軋機進行再結(jié)晶控軋，軋制溫度控制在930°C(Ar3+100°C)，累積變形量》60%，末道次之前道次變形率2530%。軋后鋼板立即進行高速冷卻，冷速2540'C/s，終冷溫度控制在15030(TC之間。以得到高位錯密度的細粒狀貝氏體和細板條貝氏體?；鼗鸸に嚂辖鹪卦O(shè)計、控軋控冷工藝共同體現(xiàn)出鋼板最后高強度和良好的塑性、韌性性能。鋼板矯直完后，在58(TC40(TC溫度范圍內(nèi)快速完成剪切和收集過程，然后在熱處理爐前罩式堆垛保溫，在300t以上溫度進入熱處理爐進行60(TC65(rC爐內(nèi)回火，在爐時間1.52.0m/mm。鋼板出爐后空冷。1、本發(fā)明鋼母材性能常規(guī)力學性能位于發(fā)明鋼板寬度的1/4處，對鋼板頭部取樣進行力學性能檢驗，其力學性能如表3所示。表3發(fā)明鋇板力學性'能爐號軋制批號板厚mm部位RP0.2MPaRmMPaA%冷彎實驗D=3al80°06S6-0422006HR3809515頭部54564518.5,合格06HR3922521.5頭部58065518.5合格06HR3卯8921.5頭部58065019合格06HR3922332頭部56566019合格低溫韌性試驗對15、21.5、32mm發(fā)明鋼板，進行了常溫-6(TC系溫度沖擊韌性檢驗，實驗結(jié)果見表4。表4發(fā)明鋼系列溫度沖擊韌性<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>從表4可以看出，在20。C-40°C溫度范圍內(nèi)相同部位沖擊功比較均勻；鋼板頭、尾部的沖擊功值較高，且頭部、尾部的沖擊值相差不超過20J，由此看整張鋼板的低溫韌性高且很均勻。圖1為本發(fā)明鋼沖擊斷口掃描形貌。從SEM斷口觀察看，沖擊試樣斷口為韌性斷口，說明鋼板的低溫韌性良好。鋼板均勻性試驗為檢驗發(fā)明鋼板性能的均勻性，對15mm厚發(fā)明鋼板，在其頭部、中部、尾部，板寬的兩個邊部、兩個1/4處及1/2處取樣進行強度及低溫韌性檢驗。檢驗結(jié)果見表5。試驗結(jié)果表明發(fā)明鋼板各部位性能均勻。表515mm發(fā)明鋼板力學性能<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>注沖擊功是平均值。無塑性轉(zhuǎn)變溫度NDTT試驗對21mm和32mm厚發(fā)明鋼板進行落錘試驗，試樣橫向取樣。試驗結(jié)果見表6。表6不同厚度JGR610E鋼板落錘試驗結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>注O表示未斷，x表示斷裂上述結(jié)果表明，發(fā)明鋼板具有較低的無塑性轉(zhuǎn)變溫度，可以滿足防止脆性斷裂及止裂的設(shè)計要求,可以滿足-40'C用鋼對無塑性轉(zhuǎn)變溫度的要求。微觀組織試驗對21.5mm厚發(fā)明鋼板沿軋制方向取試樣，利用GX71型倒置式系統(tǒng)金相顯微鏡、XL—30掃描電子顯微鏡對回火態(tài)鋼板四分之一處進行組織分析，組織主要是回火索氏體和低碳貝氏體，組織均勻細小。光學顯微鏡金相照片如圖2、3所示。2、焊接性試驗焊接熱模擬試驗在100KJ/cm和120KJ/cm焊接線能量條件下，熱模擬后的發(fā)明鋼試樣加工成標準的V型缺口沖擊試樣，在-2(TC進行沖擊試驗。試驗結(jié)果見表7。_表7熱模擬試樣的-20。C沖擊試驗結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>上述結(jié)果可以看出，在峰值加熱溫度為130(TC時，輝接線能量為100KJ/cm和120KJ/cm時，沖擊吸收功的平均值都能達到80J，單個最小值47J》33J。說明發(fā)明鋼經(jīng)過大線能量焊接后熱影響區(qū)仍能保持高的沖擊功。氣電立焊焊接接頭力學性能發(fā)明鋼板采用氣電立焊焊接，線能量控制在100KJ/cm，按JB4708-2000《鋼制壓力容器焊接工藝評定》的要求對焊接接頭焊態(tài)進行拉伸與冷彎試驗。其拉伸、冷彎試驗結(jié)果見表8。表8發(fā)明鋼焊接接頭力學性能試驗結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>發(fā)明鋼焊接系列溫度沖擊試驗結(jié)果分別見表9。表9氣電立焊焊接接頭焊態(tài)系列溫度沖擊試驗結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>熔合線焊態(tài)0112，100,105(106)21,27,28(25)-2087,68,90(82)41,45，48(45)-4045,50,58(51)70,64，67(67)21.5-6028,26,24(26)80,72,75(76)mm20225,205,217(216)0,0,0(0)熱影響區(qū)焊態(tài)0214,217,201(211)0，0，0(0)-20l卯，200,195(195)0,10,13(12)-40145,150,152(149)24,28，30(27)-60跳97,85(94)46'54，52(51)綜上所述，氣電立焊采用100KJ/cm大線能量焊接，焊接接頭的力學性能完全符合技術(shù)要求，經(jīng)過大線能量焊接后，焊接熱影響區(qū)-2(TC的沖擊功為195J，母材沖擊功為245J,可以看出下降幅度小于25%。從而說明發(fā)明鋼完全滿足大線能量焊接的要求。14焊接熱影響區(qū)最高硬度試驗發(fā)明鋼試板的制作及硬度的測定按GB4675.5-1984《焊接性試驗——悍接熱影響區(qū)最高硬度試驗方法》標準的有關(guān)規(guī)定進行。試驗用焊條采用①4.0mm的PP.J607RH焊條.(40(TCXl小時烘干)，試板焊前預熱溫度分別為室溫(2(TC)、預熱75X:和預熱12'5°C，施焊電流種類為直流，焊接電流為170180A，電弧電壓為2224V，焊接速度為150mm/min。試驗焊縫在原始軋制面上進行，。焊后試板經(jīng)解剖，以切于焊接熔合線底部切點為O點，左右每隔0.5mm作為硬度的測定點。維氏硬度測定按GB/T4340-1984《金屬維氏硬度試驗方法》的規(guī)定進行，試板在不同焊前預熱溫度下施焊的維氏硬度測定點位置及其硬度值見表10。焊接熱影響區(qū)最高硬度試驗主要用于評價鋼板的抗冷裂紋性能，一般認為，鋼板的焊接熱影響區(qū)最高硬度大于HV350時，即有一定的冷裂紋傾向。由結(jié)果可見該鋼板在預熱至75t時，焊接熱影響區(qū)最高硬度在310N/mm2左右，冷裂紋傾向不大。、'表10維氏硬度測定點位置及其硬度值<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>注表中黑體字的數(shù)據(jù)為焊接熱影響區(qū)最高硬度值。焊接接頭SR熱處理試驗試驗選用32mm厚的發(fā)明鋼板，試驗焊條為44.0mm的PRJ607RH，焊條焊前經(jīng)400。CX1小時的烘干處理。焊接預熱溫度為100。C，焊接線能量為30~35KJ/cm，焊后立即進行250°CX0.5小時的消氫處理，然后進行580。C的應力消除熱處理。試驗中有一組未進行焊后熱處理，以便進行力學性能的對比。對不同焊后熱處理的焊接接頭進行拉伸與冷彎試驗。采用全厚度帶肩板形拉伸試樣(試樣尺寸為32X25X250mm)對焊接接頭進行拉伸試驗；冷彎試驗采用全厚度側(cè)彎試樣，試樣寬度為32mm，試樣厚度為10mm，側(cè)彎試樣為4件；焊接接頭沖擊試樣取樣按照JB4708-2000的要求。拉伸、沖擊、冷彎試驗結(jié)果見表11和表12。_焊接接頭不同焊接工藝力學性能試驗結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表12焊接接頭沖擊試驗結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>結(jié)果表明，經(jīng)過應力消除熱處理，接頭的抗拉強度與焊態(tài)焊接接頭相比稍有下降，焊縫金屬和焊接熱影響區(qū)室溫和低溫沖擊功也有一定程度的下降,但仍然滿足有關(guān)標準規(guī)范的要求。3、本發(fā)明鋼同其他類似鋼板的比較把發(fā)明鋼板同其他企業(yè)現(xiàn)有類似鋼板作組織、母材成分性能和焊接性能比較，組織對比見圖4和圖5，母材成分性能和焊接性能見表13和表14。從從圖4和圖5對比可以看出，本發(fā)明鋼的組織均勻細小，優(yōu)于比較鋼；從表13可以看出，在保證本發(fā)明鋼性能不低于比較鋼的基礎(chǔ)上，Mo、Nb等貴重合金成分都明顯低于比較鋼，說明發(fā)明鋼經(jīng)濟性較高。從表14可以看出，相比對比其他企業(yè)生產(chǎn)的鋼板，顯然本發(fā)明鋼在大于100KJ/cm的線能量下，甚至達到120KJ/cm后熱影響區(qū)仍具有很高的低溫韌性，大大優(yōu)于比較鋼。以上說明，通過在線淬火+離線回火加工方法生產(chǎn)該高強鋼，其經(jīng)濟性較高，且焊接性能優(yōu)于其他方法，是一種大型石油儲罐用高強度厚鋼板的低成本制造方法。表13發(fā)明鋼和比較鋼成分性能對比<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>表14發(fā)明鋼和比較鋼焊接性能對比<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>權(quán)利要求1.一種大型石油儲罐用高強度厚鋼板，其特征在于，它的化學成分重量百分比為C0.01～0.12％，Si0.15～0.35％，Mn1.45～1.80％，P≤0.010％，S≤0.003％，Al0.02～0.06％，V0.02～0.06％，Ni0.20～0.40％，N0.003～0.006％，其余為Fe和其它合金元素及不可避免的雜質(zhì)。2.如權(quán)利要求1所述的一種大型石油儲罐用高強度厚鋼板，其特征在于，鋼的化學成分中加入以下重量百分比的Nb《0.02%，Mo《0.12%，Ti:0.0100.040%，且滿足Ti/N=2.03.4;同時，鋼的化學成分滿足PSR=Cr+Cu+2Mo+10V+7Nb+5Ti-2《0;Pcm二C+Si/30+Ni/60+(Mn+CrfCu)/20+Mo/15+V/10+5B《0.20%。3.—種如權(quán)利要求1或2所述的大型石油儲罐用高強度鋼板的制造方法，其特征在于，a.KR鐵水處理；b.LF+VD精煉技術(shù)；c.大板坯連鑄技術(shù)；d.板坯加熱；e.熱軋，在奧氏體再結(jié)晶區(qū)大壓下實現(xiàn)充分再結(jié)晶；f.直接淬火冷卻；g.強力熱矯直控制板形；h.無氧化輥底式爐回火處理。4.如權(quán)利要求3所述的大型石油儲罐用高強度厚鋼板制造方法，其特征在于在充分脫氧后在LF加入Nb,VD或RH中加入Ti，并通過加入Ca進行處理，球化夾雜物形態(tài)，實現(xiàn)了純凈鋼的冶煉，凈化鋼質(zhì)。5.如權(quán)利要求4所述的大型石油儲罐用高強度厚鋼板制造方法，其特征在于將鋼坯加熱至1100125(TC;在奧氏體可發(fā)生再結(jié)晶區(qū)將鋼坯軋制成鋼板；在奧氏體未發(fā)生再結(jié)晶區(qū)將鋼板軋制，終軋溫度S6095(TC;軋制后利用汽霧及水幕兩階段冷卻實現(xiàn)鋼板2545'C/s的快速冷卻，實現(xiàn)鋼板在線淬火；對淬火后的鋼板進行60(TC65(TC高溫回火。全文摘要一種大型石油儲罐用高強度厚鋼板及其低成本制造方法，特別是適應于≤120KJ/cm線能量焊接的大型石油儲罐用高強度厚鋼板。它的化學成分重量百分比為C0.01～0.12％，Si0.15～0.35％，Mn1.45～1.80％，P≤0.010％，S≤0.003％，Al0.02～0.06％，V0.02～0.06％，Ni0.20～0.40％，N0.003～0.006％，其余為Fe和其它合金元素及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明方法采用在線淬火+離線回火工藝，減少貴重合金元素，獲得具有優(yōu)良焊接性能的高強高韌性厚鋼板，0℃以上焊接無需預熱；降低了生產(chǎn)成本，節(jié)約了能源，提高了生產(chǎn)效率，改善了焊接施工條件，可廣泛應用于10～30萬米³大型石油儲罐的建設(shè)。文檔編號C22C38/12GK101215669SQ20081001360公開日2008年7月9日申請日期2008年1月8日優(yōu)先權(quán)日2008年1月8日發(fā)明者侯東華,劉曉東,唐立冬,夏佃秀,姜廣林,浩孫,孫衛(wèi)華,宋汝貴,徐洪慶,李國寶,賈玉萍,陳啟祥申請人:濟南鋼鐵股份有限公司