石油储罐工程用高强度钢研究和应用进展

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-01 原文发表时间:2007-07-02 人气:1

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* JFE-HITEN610E为大线能量焊接高强度调质钢；**JFE-HITEN610为高强度调质钢；***JFE-HITEN610L为低温用高强度调质钢；****JFE-HITEN610U1为焊接性良好的高强度调质钢；

2.2 大线能量焊接钢的生产工艺

洁净钢生产技术、TMCP工艺已经在大型钢铁企业普遍应用，许多企业装备了板坯连铸、宽幅大吨位厚板轧机、离线和在线热处理装备等，可以利用不同冶炼工艺、轧制和热处理工艺组合实现大线能量钢所要求的综合力学性能。不同的冶炼、铸造、轧制、热处理方式的差异，构成了不同企业生产610MPa钢各自的生产工艺。冶炼主要有转炉、电炉两种，但二次精练因企业生产条件配置差异明显。钢坯生产的方式主要有模铸和连铸。轧制方式有：传统轧制，TMCP工艺。淬火方式有：在线淬火、离线淬火；回火方式有：在线回火和离线回火。冶炼、精练、轧制、热处理工艺的不同组合，构成不同企业特有的生产过程。因此，即使同成分的钢，按不同工艺生产出的产品性能也存在显著差异。TMCP轧制特定的细化组织是强韧化匹配的基础。早期，610MPa高强度级别，因此，开发610MPa大线能量钢的关键，除了成分设计外，冶炼、精练、轧制、热处理组合更最终决定着钢综合性能。因此，此钢种的成分设计必须适合企业的自身的冶炼和轧制等工艺条件。

洁净化是实现610MPa级大线能量钢高韧性的前提和保证。洁净钢生产技术主要是通过铁水冶炼和二次炉外精练，降低钢中的硫、磷、氮、氧、氢含量。目前，日本JFE生产的大线能量焊接610MPa级高强度钢企业标准要求S、P含量为S≤0.010%， P≤0.020%，但其实物中S、P含量远低于该标准要求，较低的硫磷含量也是减少钢中的夹渣物数量提供前提。从文献[1]所检测的石油储罐用钢成分，硫磷含量均很低。因此，能否生产大线能量焊接钢，企业的冶炼水平是关键制约因素之一。我国GB19189-2003《压力容器用调质高强度钢板》中，将12MnNiVR中的硫磷含量要求为：S≤0.010%， P≤0.025%，其中磷含量要求宽于日本JFE企业标准。GB19189标准在我国的实施，可以通过国家标准设立的技术壁垒，防止此类钢在不具备冶炼条件的企业中生产。冶炼企业生产的实物只有达到比国标更低硫、磷含量，才有可能实现要求性能目标。

大线能量焊接钢的生产工艺，决定着其成分设计、性能稳定性、生产批量、成品合格率等。目前，我国钢铁企业与日本钢铁企业生产大线能量焊接钢主要差距在于，铁水的洁净度、热处理方式和参数精度控制、钢成分设计和生产条件最佳配合，生产批量及性能稳定性等。日本JFE根据其轧钢和热处理生产线的技术进步，及时调整该钢的成分（如降低碳含量和合金元素用量），用先进TMCP或DQT技术（如使用SUPER-OLAC——Online Accelerated Cooling，在线淬火和回火等）弥补合金元素下降的影响，大批量生产出性能相同、成本更低的产品，使其产品更具有竞争力[[viii]]。

3 大线能量焊接钢HAZ性能

国内外对大线能量钢HAZ韧性劣化的主要原因已进行了大量研究和总结[[ix]]、[[x]]。主要原因有：晶粒粗化、形成低韧性的晶界铁素体、上贝氏体组织；在多层多道焊接HAZ中局部形成M-A组元等。因此，在钢洁净的前提下，防止HAZ晶粒长大和低韧性的M-A组元出现是实现大线能量焊接的关键。目前，大线能量焊接钢主要采用微合金化设计原理，加入钛、钒、铌、硼等合金或氧化物、氮化物等，在组织中形成限制HAZ晶粒长大的TiN、NbN、Ti2O3、BN、AlN等单个或复合粒子，限制HAZ晶粒的长大。大线能量焊接时，含Nb、V 微合金钢的HAZ韧性下降明显。目前主要采用控制Ti、Al的氮或氧化物数量来实现。

晶粒长大速度和母材原始组织晶粒度和种类有一定关系。开展母材组织种类、晶粒度与HAZ晶粒长大规律研究，也有助于大线能量焊接钢开发。

4 结论
（1）目前，我国石油储罐建设大量使用的610MPa级大线能量焊接调质高强度钢主要依赖国外进口，我国应大力开展此钢的国产化研究，促进低成本快速实现我国能源储备战略目标。为了满足我国不久将来建设容积更大石油储罐的需求，应尽早开发更高强度级别的大线能量焊接高强度调质钢。

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