一种具有良好抗hic特性的70级sa671电熔焊管用钢板及制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及钢铁冶金行业中的厚钢板生产技术和中低温电熔焊管的加工制造技 术，具体涉及一种具有良好抗HIC特性的70级SA671电熔焊管用钢板及制造方法。
【背景技术】
[0002] SA671是美国机械工程师协会锅炉与压力容器规范ASME中的有关常温和低温用电 熔焊管的产品规范，其中SA671CC70和SA571⑶70分别是其70级细晶粒普通碳素镇静钢和70 级细晶碳硅锰镇静钢。作为经典的SA671钢种，SA671CC70和SA671CD70在国外应用广泛。而 在国内，由于ASME的传统成分体系与国标GB150、GB713的传统成分体系之间存在着某些设 计理念上的差异，因此，这两个美标钢种以前很少在国内相关行业中出现。
[0003] 然而，随着近年来国内宽厚板产品以及石油、化工成套装备制造业的产能过剩日 益严重，走向国际市场，到海外市场竞争已势在必行。随之而来的是，近年来在国内，采用美 国ASME标准、欧盟EN标准订货的焊管，如厚度在8~50mm的SA671CC70和SA671CD70等，其需 求也在快速上升。
[0004] SA671CC70和SA671CD70这两个电熔焊管牌号所相应的钢板牌号分别为ASME规范 中的细晶粒普通碳素镇静钢SA516Gr.70和细晶粒碳硅锰镇静钢SA537C1.1。仅仅作为锅炉 容器用钢板，ASME规范中的SA516Gr.70和SA537C1.1是比较常见的，GB713中的Q345R与之较 为接近，国内主要厚板生产厂家均有SA516Gr.70和SA537C1.1的生产能力及生产资质。然 而，国际市场中包括SA671电熔焊管在内的产品竞争同样十分激烈，单纯靠成本优势已经很 难在海外市场上获得竞争力，只能转向靠产品质量和产品的附加特性来拓展市场。
[0005] 由于各类电熔焊管的服役环境和使用介质有很大的不同，对电熔焊管及其所用钢 板的要求也有极大的差异。例如，在含有H2S腐蚀介质环境中使用的电熔焊管容易发生氢致 开裂（以下简称HIC)、硫化物腐蚀开裂（以下简称SSCC)为典型特征的材料失效现象，为此， 设计者就对电熔焊管所采用钢板提出了具有良好的抗HIC、SSCC特性的要求。以壁厚在8~ 50mm的70级SA671电熔焊管（钢管牌号分别为SA671CC70和⑶70)为例，其所用钢板分别为8 ~50mm的SA516Gr. 70和SA537C1.1。设计者对这两种钢板所提的要求，除了应满足ASME规范 中SA516Gr.70和SA537C1.1的常规要求之外，往往还会附加提出下列一种或多种要求：良好 的抗HIC性、抗SSCC特性、低温韧性、焊接性及良好的耐高温长时PWHT特性。
[0006] 中国专利CN201310497333.5公开了一种450MPa级抗氢致开裂压力容器用钢板及 其生产方法，针对抗拉强度为450MPa级别的锅炉压力容器用厚钢板，设计了按重量百分数 为 C:0.13 ~0.14%、51:0.20~0.30%、]?11:0.90~0.95%、？<0.008%和5<0.001%的化学 成分，设计了两阶段采用2.0倍厚度的控制乳制、乳后采用10~12°C/S冷速的加速冷却的控 乳控冷工艺，设计了离线正火热处理工艺，最终使钢板的抗拉强度达到了 450~464MPa，强 度级别偏低，没有达到普通SA516Gr.70和SA537C1.1钢板抗拉强度2 485MPa的要求，且该专 利也没有涉及到钢板的抗SSCC特性、-62 °C低温韧性以及耐高温长时PWHT特性。
[0007] 中国专利CN201010572979.1公开了一种具有良好抗HIC压力容器用钢Q345R-Z35 特厚板及其制造方法，针对抗拉强度为490MPa级的锅炉容器用GBQ345R-Z35特厚钢板，设计 了按重量百分数为0.20%、Si <0.55%、Mn: 1.2~1.6%、P< 0.025%、S< 0.005%、（Nb+ V+Ti) < 0.10 %和A1 2 0.015 %的化学成分，设计了两阶段采用2.0倍厚度的控制乳制、乳后 采用3~KTC/S冷速的加速冷却的控乳控冷工艺，设计了普通的离线正火热处理工艺，最终 使钢板强度级别与SA537C1.1相当，且同样具有良好的抗HIC特性，但该发明所设计的化学 成分中C、Si、Mn含量都偏高，难以保证Ceq < 0.43%的要求;其乳制工艺采用了控乳控冷工 艺，该工艺对钢板的耐高温长时PWHT特性有不利的影响。
[0008] 中国专利CN201210055848.5公开了一种抗氢致开裂压力容器用钢及其制造方法， 针对抗拉强度为2 620MPa的低碳高强度低合金厚钢板，设计了按重量百分数为C:0.15~ 0· 25%、Si :0.10~0.30%、Mn: 1.00~1.60%、P< 0.012%、S< 0.002%、Mo :0.35~0.60%、 V < 0 · 05 %、Ni : 0 · 20~0 · 80 %、Ca: 0 · 0013~0 · 0045 % 和A1:0 · 002~0 · 050 % 的化学成分，设 计了淬火+回火的热处理工艺，用以生产抗拉强度为620MPa以上、并具有良好的抗HIC性能 的低合金高强调质钢，但其成分为含Mo、Ni等贵重元素的低合金高强钢的成分，不能用来生 产SA671电熔焊管用普碳或碳锰钢板。除此之外，采用淬火+回火的热处理工艺生产因需要 双重热处理，生产成本较高。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于提供一种具有良好抗HIC特性的70级SA671电熔焊管用钢板及 制造方法，用来生产8~50mm的70级SA671电熔焊管（钢管牌号分别为SA671CC70和 SA671CD70)所需的SA516Gr.70和SA537C1.1厚钢板，该钢板具有良好的抗HIC特性、良好的 抗SSCC特性、耐低温冲击韧性，良好的耐高温长时间PWHT(焊后热处理)特性以及良好的焊 接性，且其可制造性强，生产成本相对较低。
[0010]为达到上述目的，本发明的技术方案是：
[0011] 一种具有良好抗HIC特性的70级SA671电熔焊管用钢板，其化学成分重量百分比 为：C:0.09~0.15%、Si :0.15~0.40%、Mn:1.10~1.50%、Cu:0.05~0.25%、Ni:0.05~ 0.40%、Mo :0.05~0· 12%、Nb:0.005~0.020%、V:0.005~0.030%，P < 0.008%、S < 0.002%，其余为Fe及不可避免的杂质，且上述元素需满足如下关系：
[0012] (1)当0.0005% 0.002%时，2.0 <Ca/S< 4.0;
[0013] 当 S<0.0005% 时，Ca<0.002%;
[0014] (2)485 SRMCeqS 575,其中，
[0015] RMCeq = 720*C+100*(Mn+Si)+35*(Cu+Ni)+500*Nb+260*V+250;
[0016] (3)Ceq < 0 · 43%，其中，Ceq = C+Mn/6+ (Cr+Mo+V)/5+ (Cu+Ni)/15。
[0017] 进一步，所述的具有良好抗HIC特性的70级SA671电熔焊管用钢板，其金相组织为： 在靠近钢板上下表面的、至少占总厚度20%的厚度范围内，金相组织以针状铁素体和贝氏 体为主，两者所占的比例达到50%以上，且没有明显的带状组织;钢板其余区域内的金相组 织为以铁素体+珠光体为主的碳锰钢"正火"组织。
[0018] 本发明所述70级SA671电熔焊管用钢板裂纹长度率CLR < 5 %、裂纹厚度率CTR < 1.5 %、裂纹敏感率CSR < 0.5 % ;加载80 %屈服强度载荷浸泡720小时后没有断裂;在经620 °C X 8小时的PWHT后，仍满足上述性能要求。
[0019] 本发明如下计算公式中元素符合代表对应元