一種lpg船用儲罐用鋼板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋼材技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種LPG船用儲罐用鋼板及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 液化石油氣（LiquefiedPetroleumGas，以下簡稱LPG)是我國主要的能源品種之 一，因其具有清潔衛(wèi)生、儲運(yùn)安全方便、熱效率高等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和居民生活。 LPG是一種復(fù)雜的混合物，主要成分是含有三個(gè)碳原子和四個(gè)碳原子的碳?xì)浠衔?，行業(yè)上 習(xí)慣分別稱為碳三和碳四，主要是丙烷和丁烷，也含有少量的丙烯、丁烯和其他成分。LPG在 常溫常壓下呈氣體狀態(tài)，可以通過加壓、降溫或兩者兼用的方法使其變?yōu)橐簯B(tài)。
[0003] 由于LPG具有較高的臨界溫度，因而在常溫下便可壓縮成液體，LPG的液化溫度及 沸點(diǎn)溫度在零下40以下。在常溫常壓下液態(tài)的LPG極易揮發(fā)，體積能迅速擴(kuò)大250倍，也 就是說1升液態(tài)LPG揮發(fā)后能變?yōu)?50升以上的氣體。LPG具有較高的膨脹系數(shù)，如果在 密閉容器及管道內(nèi)，溫度升高會引起壓力升高，從而發(fā)生超壓物理性爆炸。用于存儲LPG的 船用儲罐在運(yùn)輸過程中存在縱搖、橫搖、垂蕩等運(yùn)動，因此，罐柜受到慣性力的作用，處于動 態(tài)運(yùn)動狀態(tài)，因此，需要提供一種具有高強(qiáng)度，且具有很好的低溫韌性和抗沖擊載荷能力的 LPG船用儲罐用鋼板，以保證LPG船用儲罐的安全性和材料服役的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本申請?zhí)峁┮环NLPG船用儲罐用鋼板及其制造方法，該鋼板具有高強(qiáng)度、很好的 低溫韌性和抗沖擊載荷能力，能夠保證LPG船用儲罐的安全性和材料服役的穩(wěn)定性。
[0005] 本申請?zhí)峁┮环NLPG船用儲罐用鋼板，所述儲罐用鋼板的屈服強(qiáng)度彡560MPa，抗 拉強(qiáng)度690~830MPa，延伸率彡16 %，屈強(qiáng)比彡0.92,鋼板橫向-80°C沖擊功值大于等于 150J，所述儲罐用鋼板質(zhì)量百分比包括：
[0006] C:0? 05 ~0? 095%、Si彡 0? 30%、Mn:0? 70 ~1. 35%、P彡 0? 015%、S彡 0? 008%、 A1 :0? 020 ~0? 060%、Cu:0? 15 ~0? 30%、Ni: 0? 15 ~0? 80%、Cr:0? 05 ~0? 35%、Mo: 0. 15~0. 35%、Ti:0. 008~0. 020%，以及元素Nb、V、B三種中的一種或多種，Nb:0. 0150~ 0. 065%或V:0. 030~0. 060%或B:0. 0005~0. 0020%，其余為Fe及不可避免的夾雜。 [0007] 優(yōu)選地，所述儲罐用鋼板的組分滿足：
[0008]G=Cr+Cu+3. 3Mo+8.IV< 2.70；
[0009]PSR=Cr+Cu+2Mo+7Nb+5Ti< 2. 3；
[0010] CEV=C+Si/24+Mn/6+Cr/5+Mo/4+V/14+Ni/40 ^ 0. 45 ；
[0011] Pcm = C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Mo/15+V/10+5B ^ 0. 22；
[0012] 其中，G、PSK是關(guān)于鋼板焊接后的消除應(yīng)力熱處理再熱裂紋敏感性指數(shù)，CEV為碳 當(dāng)量，Pcm為焊接裂紋敏感性系數(shù)。
[0013] 優(yōu)選地，所述儲罐用鋼板厚度10~100mm，在焊接鋼板時(shí)，鋼板焊接熱影響區(qū)的橫 向-80°C沖擊功值大于等于100J。
[0014] 優(yōu)選地，在-30~300°C時(shí)，所述儲罐用鋼板的金相組織為索氏體和貝氏體。
[0015] 本申請還提供一種LPG船用儲罐用鋼板的制造方法，用于制造、所述的儲罐用鋼 板，所述方法包括：
[0016] 冶煉并連鑄成鑄坯；
[0017] 對鑄坯加熱，控制加熱溫度在1170~1250°C，加熱速率為8~14min/cm;
[0018] 進(jìn)行熱軋，控制開軋溫度1050~1190°C，控制最后三道次累計(jì)壓下率不低于 30 %，控制終軋溫度850~940°C;
[0019] 在線淬火并冷卻，在線淬火溫度為870~940°C，在線淬火的冷速控制在2°C/s~ 30°C/s；
[0020] 回火熱處理，獲得所述儲罐用鋼板，控制回火溫度在610~670°C，保溫時(shí)間：2~ 4min/mm〇
[0021] 本申請還提供一種LPG船用儲罐用鋼板的制造方法，用于制造所述的儲罐用鋼 板，所述方法包括：
[0022] 冶煉并連鑄成鑄坯；
[0023] 對鑄坯加熱，控制加熱溫度在1170~1250°C，加熱速率為8~14min/cm;
[0024] 進(jìn)行熱軋，控制開軋溫度1050~1190°C，控制最后三道次累計(jì)壓下率不低于 30 %，控制終軋溫度850~940°C;
[0025] 離線淬火并冷卻，控制離線淬火溫度為890~940°C，離線淬火保溫時(shí)間控制在 L5 ~3.5min/mm；
[0026] 回火熱處理，獲得所述儲罐用鋼板，控制回火溫度在600~680°C，保溫時(shí)間：2~ 4min/mm〇
[0027] 本申請有益效果如下：
[0028] 上述儲罐用鋼板的屈服強(qiáng)度彡560MPa，抗拉強(qiáng)度690~830MPa，延伸率彡16%，屈 強(qiáng)比< 0. 92,鋼板橫向-80°C沖擊功值大于等于150J，該鋼板具備低焊接裂紋敏感性，焊接 性能優(yōu)異，且具有高強(qiáng)度、很好的低溫韌性和抗沖擊載荷能力，能夠保證LPG船用儲罐的安 全性和材料服役的穩(wěn)定性，能夠滿足LPG船用儲罐的安全性和材料服役的穩(wěn)定性。
[0029] 以下詳述本發(fā)明中C、Si、Mn、P、S、Ni、Mo、Cu、Cr、V、Nb、Ti、B限定量的理由。
[0030] 本發(fā)明的C含量選擇在0. 05~0. 095%，C是鋼中不可缺少的提高鋼材強(qiáng)度的元 素之一。隨著碳含量的增加，鋼中Fe3C增加，淬硬性也增加，鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度提高 而延伸率、沖擊韌性下降。在焊接C含量較高的鋼材時(shí)，在焊接熱影響區(qū)還會出現(xiàn)淬硬現(xiàn) 象，這將加劇焊接時(shí)產(chǎn)生冷裂紋的傾向。此外，C還是影響Pcm的主要因素，要控制鋼P(yáng)cm值 不大于0. 28,使其具有低的焊接裂紋敏感性，鋼中C含量控制在0. 05~0. 095%。
[0031] 本發(fā)明的Si含量選擇在< 0. 30%，Si主要以固溶強(qiáng)化形式提高鋼的強(qiáng)度，但含量 不可過高，以免降低鋼的焊接斷裂韌性。
[0032] 本發(fā)明的Mn含量選擇在0. 70~1. 35%，當(dāng)C含量在較低范圍時(shí)，鋼中的固溶強(qiáng)化 就顯得尤為重要，Mn是提高鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的元素，它并不惡化鋼的變形能力，含 1. 00 %的Mn約可為抗拉強(qiáng)度貢獻(xiàn)lOOMPa。一般說來，Mn含量在2. 00%以下對提高焊縫金 屬的韌性是有利的，但Mn含量偏高時(shí)，鋼的鑄坯組織中常會出現(xiàn)Mn偏析現(xiàn)象，且在組織中 形成脆性孿晶馬氏體，影響鋼板的韌性和塑性。因此，將鋼中Mn含量控制在0. 70~1. 35%。
[0033] 本發(fā)明的P彡0.015%、S彡0.008%，這是由于鋼中P、S夾雜的含量必須控制在 較低的范圍，只有鋼質(zhì)純凈，才能保證本發(fā)明鋼的性能。
[0034]Ni具有一定的強(qiáng)化作用，加入1. 00%的Ni可提高鋼材強(qiáng)度約20MPa。Ni還能顯 著地改善鋼材的韌性，特別是低溫韌性。鋼中加入Ni，無論是基材，還是焊接熱影響區(qū)的低 溫韌性都明顯提高。但Ni含量過高時(shí)，造成鋼板氧化鐵皮難以脫落，本發(fā)明鋼將Ni控制在 0. 15 ~0. 80%。
[0035]Mo元素提高鋼材強(qiáng)度特別是高溫強(qiáng)度的能力較之Mn、Cr更高，同時(shí)它也是增強(qiáng)鋼 材抗氫蝕能力的主要元素之一。加入〇. 50%的Mo能使鋼的高溫蠕變強(qiáng)度提高75,少量的 Mo(0. 20 %左右）還能提高焊縫金屬的韌性，但是加入Mo也會提高鋼的淬硬性，從而提高鋼 材焊接冷裂紋敏感性；另一方面，足夠的Mo含量可保證鋼板回火工藝后的穩(wěn)定性，保證回 火后鋼板仍具有足夠的強(qiáng)度和韌性，所以Mo的含量控制在0. 15~0. 35%。
[0036]V是強(qiáng)烈的碳氮化物形成元素。它通過形成碳氮化物阻止奧氏體晶粒長大而細(xì)化 晶粒，但V含量超過0. 06%時(shí)，對鋼的沖擊韌性及斷裂韌性起有害作用，所以V的含量控制 在 0? 030 ~0? 060%。
[0037] Cu在鋼中主要起沉淀強(qiáng)化作用，此外還有利于獲得良好的低溫韌性，增加鋼的抗 疲勞裂紋擴(kuò)展能力。含量過高時(shí)，鋼板焊接熱影響區(qū)韌性降低，且在鋼板軋制過程中產(chǎn)生網(wǎng) 裂，本發(fā)明控制在0. 15~0.30%。
[0038] Cr是縮小奧氏體區(qū)的元素，是中等強(qiáng)度碳化物形成元素，在鋼中可以形成碳化物 也可固溶于鐵素體，同時(shí)