本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，尤其涉及一種屈服強度690mpa的耐蝕容器用鋼板及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、金屬壓力容器屬于裝備制造業(yè)，是一種能夠承受高強度、高壓力的金屬密閉容器用于存裝壓縮氣體、液化氣體及其他具有一定壓力的液體物質(zhì)的金屬容器，大多是為了存放某些高溫、高壓、高密度、高腐蝕性的液體或者氣體，常應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域、軍用領(lǐng)域等眾多領(lǐng)域，比如化工、石油、核能等領(lǐng)域。隨著能源行業(yè)的迅猛發(fā)展，國家開始重視該行業(yè)的發(fā)展，出臺了各種政策助力金屬壓力容器行業(yè)在更為激烈的市場競爭中獲得更好的發(fā)展。

2、壓力容器的腐蝕分為內(nèi)部腐蝕和外部腐蝕，內(nèi)部腐蝕是由于容器受到內(nèi)部物料介質(zhì)的電化學(xué)反應(yīng)而發(fā)生的破壞；外部腐蝕是由于外部環(huán)境和天氣的變化而引起壓力容器外部腐蝕。腐蝕破壞是壓力容器失效最常見的形式之一，容器內(nèi)部的介質(zhì)大多具有腐蝕性，并常常伴有高溫、高壓、有毒和磨損等情況，最易發(fā)生事故。而腐蝕的發(fā)生又有著緩慢、無聲的特點，許多事故是由于人們無法及時發(fā)現(xiàn)容器的腐蝕情況。所以對耐蝕容器用鋼板提出了更高的需求。

3、耐蝕容器用鋼板一般通過調(diào)質(zhì)熱處理工藝，使鋼板具有良好的-80℃低溫沖擊韌性、較高的強度、良好的抗氫性能，以及優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，且經(jīng)過模擬焊后熱處理后各項力學(xué)性能依舊能滿足要求。

4、例如，專利文獻《一種高耐蝕容器用n08825復(fù)合鋼板及其制備方法》(cn112721349a)中基層化學(xué)成分為c≤0.20％，si≤0.55％，mn?0.5-1.7％，nb≤0.050％，v≤0.050％，ti≤0.030％，alt≥0.020％，p≤0.025％，s≤0.010％，cu+ni+cr+mo≤0.70％，復(fù)層采用n08825，其不足之處在于，所制復(fù)合板強度較低，生產(chǎn)周期較長，基層碳鋼的耐蝕性能較差。

5、專利文獻《一種高耐蝕容器用超級奧氏體不銹鋼復(fù)合板及制備方法》(cn108723712a)中制備出良好冶金結(jié)合的高耐蝕容器用超級奧氏體不銹鋼復(fù)合板，有效地解決了復(fù)合板中基材超級奧氏體不銹鋼在線工藝耐蝕性能的問題，同時制坯過程減少了鉆孔抽真空等程序，其不足之處在于，但生產(chǎn)周期較長，利用復(fù)層奧氏體不銹鋼的耐蝕性能來提高容器的整體耐蝕性，導(dǎo)致成本較高；

6、專利文獻《一種耐蝕型鐵路罐車用鋼及其生產(chǎn)方法》(cn111748743a)中通過設(shè)計化學(xué)成分為：c?0.14-0.18％、si?0.15-0.40％、mn?1.25-1.65％、p≤0.020％、s≤0.005％、cu?0.15-0.30％、ni?0.20-0.40％、v?0.050-0.080％、nb?0.010-0.020％、ti?0.008-0.020％、sb?0.05-0.15％，余量fe和其他元素，其不足之處在于，鋼板中p含量較高，易生成夾雜物，低溫沖擊韌性僅保證-50℃，且強度較低，難以克服使用環(huán)境。

7、因此針對上述情況，待通過改進制造方法、新型成分設(shè)計，亟需研制一種高強度新型鋼材，開發(fā)出一種屈服強度690mpa的耐蝕容器用鋼板及其制造方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服上述問題和不足而提供一種消除了塊狀鐵素體對鋼板強度損害的、厚度規(guī)格為10～50mm、屈服強度690mpa的耐蝕容器用鋼板及其制造方法。

2、本發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的：

3、一種屈服強度690mpa的耐蝕容器用鋼板，該鋼板的成分按重量百分比計如下：c:0.03％～0.08％、si:0.10％～0.30％、mn:1.00％～2.00％、p:≤0.015％、s:≤0.005％、nb:0.10％～0.50％、cr:1.00％～2.00％、mo:0.25％～0.65％、ni:0.80％～1.40％、cu:0.50％～1.00％、al:0.0025％～0.0045％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。

4、該鋼板中nb/c:4～11。

5、所述鋼板的顯微組織為貝氏體回火組織，組織中碳化物尺寸為2～4μm。

6、所述鋼板厚度為10～50mm，rel≥700mpa、rm:800～920mpa、a≥18％、-80℃kv2≥100j，clr≤5％，ctr≤1.5％，csr≤0.5％。

7、本發(fā)明成分設(shè)計理由如下：

8、c在鋼中與合金元素形成各類碳化物、或形成固溶體形式以起到強化作用，是直接提高鋼板強度的元素。對于回火態(tài)鋼板，過高的c元素含量會導(dǎo)致鋼的韌性、塑性較差，并且影響鋼板的耐蝕性能。因此為了保證鋼板在使用過程中具有良好的低溫沖擊韌性、高強度和優(yōu)異的耐蝕性能，保證cev足夠低，將c含量限定在0.03％～0.08％。

9、si在鋼中有脫氧和固溶強化的作用，提高鋼板的屈服強度，且適量的si能夠提高鋼板的韌性和淬透性，降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度，同時si也能夠提高鋼的抗氧化性和抗高溫的耐蝕性能。因此將si含量限定在0.10％～0.30％。

10、mn在鋼中通過置換、細(xì)化晶粒及增加鐵素體量來提高強韌性，固溶于fe基體中以提高鋼板強度；隨著mn含量的增加，能夠穩(wěn)定鋼中奧氏體組織，降低臨界冷卻速度，顯著提高淬透性和回火穩(wěn)定性。因此將mn限定在1.00％～2.00％。

11、p是鋼中的有害元素，對低溫沖擊韌性危害很大，也是極易偏析元素。本發(fā)明將p控制在較低范圍內(nèi)，因此p的含量控制在0.015％以下。

12、s也是鋼中的有害元素，易在鋼中形成mns，在后續(xù)加工中易成為裂紋形成的源點，且對鋼的韌性和耐蝕性具有很大影響。因此將s控制在0.005％以下。

13、cr是本發(fā)明主要元素，能夠提高鋼板的韌性和淬透性，較高的cr含量能使鋼板具有良好的抗腐蝕性和抗氧化性，同時促進低溫相變產(chǎn)物貝氏體的生成；在調(diào)質(zhì)熱處理過程中，析出的含cr碳化物能夠溶固溶于基體中，細(xì)化晶粒尺寸。因此本發(fā)明將cr含量控制1.00％～2.00％之間。

14、mo是本發(fā)明主要元素，能提高鋼材的強度、韌性和淬透性，在兩階段軋制過程中，能夠縮小奧氏體相區(qū)、促進貝氏體轉(zhuǎn)變，生成含mo的碳化物能夠抑制鐵素體的生成；通過固溶強化溶于奧氏體和鐵素體中以提高鋼材的屈服強度，提高鋼板的抗回火性能；經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理后，mo能形成穩(wěn)定的碳化物，提高鋼的耐蝕性能，也能改善鋼的低溫韌性。因此mo的含量在0.25％～0.65％之間。

15、ni是本發(fā)明主要元素，作為穩(wěn)定奧氏體的主要元素，固溶于奧氏體和鐵素體中，提高鋼的強度、細(xì)化組織晶粒；ni能夠顯著改善調(diào)質(zhì)熱處理后鋼板的低溫韌性，并改善鋼的強度和延伸率。但由于ni成本過高，還會使鋼板氧化鐵皮難以脫落而增加成本，因此將ni含量限定在0.80％～1.40％之間。

16、nb是本發(fā)明主要元素，在鋼中能夠抑制軋制過程中的奧氏體再結(jié)晶，提高奧氏體內(nèi)部位錯密度，促進晶粒細(xì)化，提高調(diào)質(zhì)態(tài)鋼板的強韌性；在控軋過程中，nb能夠在晶界上與位錯大量析出含nb的碳氮化物，產(chǎn)生析出強化。并且提高nb含量能夠固定合金鋼中的c，生成穩(wěn)定的碳化物，減輕碳對鋼板耐蝕性能的有害作用，因此將nb限定在0.10％～0.50％；但隨著含碳量的增高，鋼中析出含nb的碳化物增多、碳化物尺寸增大，彌散強化的效果減弱導(dǎo)致強度降低，因此將nb/c限定在4～11。

17、cu作為擴大奧氏體區(qū)的元素，在鐵素體中的溶解度隨溫度降低而降低，通過適當(dāng)?shù)臒崽幚恚軌蛟诮M織中發(fā)生沉淀強化作用；并且cu能有利于鋼板獲得良好的低溫韌性，還能提高鋼的耐蝕性能，因此cu含量限定在0.50％～1.00％。

18、al在鋼中作為主要的脫氧劑，能夠固定n元素、細(xì)化晶粒，提高鋼的韌性。適當(dāng)?shù)腶l含量能夠提高鋼的抗氧化性和抗高溫氣體的耐蝕性能，al含量過高卻會影響鋼板的熱塑性。因此將al含量限定在0.0025％～0.0045％。

19、本發(fā)明技術(shù)方案之二是提供一種屈服強度690mpa的耐蝕容器用鋼板的制造方法，包括冶煉、連鑄、加熱、軋制、熱處理；

20、冶煉：采用鐵水預(yù)處理，鐵水溫度1400～1450℃；精煉處理時，lf時長40～55min，rh時長40～55min，真空度≤5.0mbar。

21、連鑄：中間包鋼水澆鑄溫度1350～1410℃，優(yōu)選采用輕壓下技術(shù)，壓下量控制在3～5mm；拉坯速度0.55～0.75m/min，二冷水4500～5000l/min，過熱度15～25℃，矯直溫度980～1050℃。采用輕壓下技術(shù)，在鑄坯快要凝固處，對鑄坯進行輕微的壓下以減輕中心偏析。

22、加熱：連鑄坯加熱分為預(yù)熱段、加熱段和均熱段；其中加熱段溫度區(qū)間為1190～1250℃；均熱段溫度區(qū)間為1170～1230℃；在爐總時長200～300min。通過對鑄坯進行三階段加熱，使鑄坯心部溫度達到1170～1230℃，保證鑄坯組織完全奧氏體。

23、軋制：鋼坯出爐后，采用兩階段控軋控冷技術(shù)。粗軋階段開軋溫度1100～1150℃，輥速0.4～0.6m/s，單道次壓下率15％～20％；精軋階段開軋溫度880～930℃，終軋溫度770～820℃，輥速0.5～0.6m/s，單道次壓下率10％～15％；冷卻階段開冷溫度740～800℃，終冷溫度400-450℃；冷卻后鋼板堆垛緩冷，緩冷溫度400～450℃，時間1000～1200min；通過兩階段軋制，采用大壓下慢輥速軋制，組織中的形變儲存能增大，延長了動態(tài)再結(jié)晶行為發(fā)生的時間，使晶粒細(xì)化；通過控制冷卻，抑制鐵素體轉(zhuǎn)變，促進貝氏體組織轉(zhuǎn)變完全。

24、優(yōu)選冷卻后對鋼板進行矯直，矯直速度控制在1.3-2.0m/s。通過矯直鋼板，消除因冷卻導(dǎo)致鋼板內(nèi)部產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，保證鋼板板形良好。

25、熱處理：堆垛緩冷后鋼板進行調(diào)質(zhì)熱處理，其中淬火溫度為930～960℃，保溫時間40～70min；回火溫度為680～720℃，保溫時間為100-250min，出爐后空冷至室溫，保證鋼板組織充分轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w回火組織。通過調(diào)質(zhì)熱處理，使鋼板組織均勻，為貝氏體回火組織，經(jīng)熱處理后能夠改善鋼板的力學(xué)性能。

26、本發(fā)明的有益效果在于：

27、1.在化學(xué)成分方面，在傳統(tǒng)c-mn系低合金鋼基礎(chǔ)上通過添加足夠數(shù)量的cr和ni元素增加鋼板的淬透性，較高的cr含量能使鋼板具有良好的抗腐蝕性和抗氧化性，同時促進低溫相變產(chǎn)物貝氏體的生成，ni是穩(wěn)定奧氏體的主要元素，能與fe以固溶的方式存在于奧氏體和鐵素體中，提高鋼的強度、細(xì)化晶粒，并且ni能夠提高離線調(diào)質(zhì)鋼板低溫韌性，并改善調(diào)質(zhì)鋼板強度和延伸率；mo元能提高鋼材的強度、韌性、淬透性和抗回火性能，在兩階段軋制過程中促進貝氏體轉(zhuǎn)變，并且生成含mo的碳化物能夠抑制鐵素體的生成；此外，通過添加cu元素提升鋼板的耐腐蝕性能。

28、2.本發(fā)明制造方式合理，通過采用兩階段軋制+控制冷卻，配合調(diào)質(zhì)熱處理，確保成品組織為貝氏體回火組織，組織中碳化物尺寸在2-4μm之間，且分布均勻，消除了鐵素體對鋼板強度的損害，使得鋼板具有優(yōu)異的強度和韌性，經(jīng)過模擬焊后熱處理依然具有優(yōu)異的強度和韌性。

29、3.本發(fā)明鋼板厚度規(guī)格10-50mm，屈服強度rel≥700mpa、抗拉強度rm:800～920mpa、延伸率a≥18％、-80℃kv2≥100j。模擬焊后熱處理后鋼板性能屈服強度rel≥700mpa、抗拉強度rm:800～920mpa、a≥18％、-80℃kv2≥100j。

30、4.本發(fā)明將所取試樣浸泡在溶液a中(質(zhì)量分?jǐn)?shù)5％nacl+質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5％冰醋酸溶液)，充入氮氣時間60～80min，浸泡時間96～98h，浸泡溶液溫度25±3℃，clr≤5％，ctr≤1.5％，csr≤0.5％。