DIO:DOI:10.16683/J.CNKI.ISSN1674-0971.2020.3042
前言
随着科学技术的发展，压力容器的应用领域不断拓宽，尤其是核电、煤化工、炼油石化等行业的装置呈现出大型化的发展趋势。大型压力容器的材料消耗大，制造困难。为节省材料，降低制造、运输和安装过程中的能耗，实现安全与经济并重、安全与资源节约并重的发展理念，轻型化已成为压力容器主导的发展方向，对节能降耗、提高产品经济性和竞争力具有十分重要的意义[1]。 高强度钢的应用可使压力容器壁厚减薄、自重降低、利用率提高。如用Q370R [2]（其强度Rm≥530MPa ）制造的气体运输罐车的罐体，其载气量为2160kg，罐体自重却达27000kg，其载气重量与容器自重比约为0.08，利用率和运输效率低下，若改
用630MPa 强度级别钢后其壁厚可降低19%。目前我国压力容器许用正火低合金高强度钢板中强度最高的钢是Q420R，其强度Rm≥590MPa [3-4]，与国外压力容器用正火高强度钢[5]相比，强度级别还存在一定差距。因而研究开发更高强度级别的压力容器用正火高强韧钢，进一步完善我国正火高强度压力容器钢系列，对我国压力容器制造业的发展和品种结构调整具有很好的促进作用，同时也能更好地满足石油、化工、能源、交通、城建等领域对高性能压力容器用钢的市场需求。
江阴兴澄特种钢铁有限公司（以下简称兴澄特钢）2010年投产3500mm 炉卷轧机、2011年投产4300mm 厚板轧机。经过近十年的品种开发和市场推广，兴澄特钢中厚板产品品种和结构不断完
杨宏伟吴扬张兴国杨东峰徐君徐清虎
（江阴兴澄特种钢铁有限公司，江苏江阴，214429）
饮食与健康杂志摘要：介绍了630MPa 级低温罐体用高强钢板的技术要求、实物质量，并进行了焊接试验，结果表明，开发的XC630DR 钢板集高强度、高韧性、低屈强比及优异的焊接性能为一体，完全满足低温罐箱和罐车罐体用高强钢板的技术要求，已成功向国内外用户批量供货。 关键词：低温储罐；高强度；高韧性；易焊接中图分类号：TG142.1
文献标识码：A
文章编号：1674-0971(2020)-003-03
Development of 630MPa High Strength and
Toughness Steel Plate for Low Temperature Tanks
Yang Hongwei,Wu Yang,Zhang Xingguo,Yang Dongfeng,Xu Jun,Xu Qinghu
（Jiangyin Xingcheng Special Steel Works,214429Jiangyin,Jiangsu ）
Abstract:The technical requirements and product quality of 630MPa steel plate for low temperature tanks is in-troduced.The welding experiment results indicate that XC630DR steel plate has high strength,high toughness,low ReL/Rm and good welding properties,which are essential for low temperature tanks.So far,we have supplied home and abroad customers successfully.
Keywords:low temperature tank ，high strength ，high toughness ，weldability
收件日期：2020-4-20
作者简介：杨宏伟，男，硕士，武汉科技大学，钢铁冶金，E-mail：**************************。
特钢技术
Special Steel Technology
邵洵美第26卷总第104期2020年第3期
Vol.26（104）2020.No.3
善，中厚板市场中兴澄品牌影响力不断提高。本文介绍了兴澄特钢生产的630MPa级罐体罐箱用钢板的技术要求、生产工艺，统计了已供货6~20mm厚XC630DR钢板实物性能，分析了该钢的微观组织及埋弧焊焊接接头性能。
1技术要求
1.1化学成分及力学性能要求
供货技术条件中规定了XC630DR钢的化学成分、力学性能，具体见表1和表2。
注：CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15
由表1和表2可见，XC630DR钢对P、S含量、抗拉强度和冲击韧性要求较高。
1.2焊接要求
钢板经焊接（15~40KJ/cm）后，焊接接头热影响区的冲击功平均值不低于38J（-40℃），试验方法
按照NB/T47014-2011的规定执行。冲击试样的取样位置从焊缝上表面刨掉1-2mm作为冲击试样的上表面，冲击试样的缺口划线位置为断面浸蚀出熔合线（FL）中点向焊接热影响区方向外推1mm，或紧靠熔合线(FL)最上方，最大限度的通过焊接热影响区。
2XC630DR钢生产流程
XC630DR是正火易焊接细晶粒钢，必须进行正火处理。因此，根据兴澄特钢先进的冶金装备和特殊洁净钢冶炼技术，确定了该钢的生产工艺：高炉铁水→铁水脱硫→氧气转炉冶炼→钢包炉精炼→真空处理→连铸→铸坯切割、清理→铸坯加热→高压水除鳞→轧制→探伤→热处理→检验→精整、入库。
XC630DR钢经深脱磷、脱硫，可使杂质元素含量大大降低，其中实物可使P≤0.010%，S≤0.003%，H≤0.0002%。钢水经全程保护浇注、轻压下等连铸技术浇注成厚板坯，铸坯经轧制及高压水除鳞，充分保证了钢板内、外部质量。钢板再经热处理，得到均匀细小的铁素体+珠光体组织，板厚1/ 4处具有优异的强韧性匹配，满足-40℃KV2≥60J 的要求。
3XC630DR钢实物性能
对6-20mm厚钢板进行了常规力学性能解剖和埋弧焊焊接试验，并测试了焊接接头力学性能。
3.1钢板常规力学性能
图1~图2列出了6~20mm厚XC630DR钢板实物性能统计。
由图可见，钢板的强度、低温冲击韧性均满足供货技术条件要求，且性能稳定具有一定的富余量。
3.2微观组织
由图可知，钢板组织类型为典型的铁素体+珠光体，组织均匀细小，为钢板具有良好的强韧性匹配和低温冲击韧性打下了基础。
3.3模拟焊后热处理试验
焊后应力消除热处理（SR处理）是焊接的一个
第26卷第3期
杨宏伟，吴扬，张兴国，杨东峰，徐君，徐清虎：630MPa级低温罐体用高强高韧钢板的开发
表1XC630DR钢熔炼化学成分（wt%）
Table1XC630DR chemical compositions of cast analysis(wt%)
C ≤0.20
Si
0.15～
0.50
Mn
1.20～
1.70
P
≤
0.015
S
≤
0.005
Ni
≤
0.80
V钼电极
0.10～
0.20
CE
中德企业≤
0.53
表2XC630DR钢力学性能要求
Table2Requirement of mechanical properties
厚度(mm) 6-16
＞16-20R eL(MPa)
≥460
≥445
R m(MPa)
630-725
A(%)
≥18
双极化天线
横向-40℃
KV2（J）
≥60
屈强比
≤0.83
侧膨胀
（mm）
≥0.53
图2钢板-40℃冲击功（J）统计
Fig.2-40℃impact absorbed energy of steel plates
图1钢板抗拉强度（MPa）统计
Fig.1Tensile strength of steel
plates
200×500×
图3钢板微观组织
Fig.3Microstructures of steel
芜湖月中华情plates
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·36
非常重要的环节，其目的是消除焊接残余应力，降低焊接接头的硬度，改善焊接接头的组织与力学性能，防止H 2S 应力腐蚀开裂等[6]。
对18mm 厚XC630DR 钢板进行545±15℃×（30~60min ）模拟焊后热处理试验，425℃以上控制升降温速度≤120℃/h，425℃以下，出炉空冷。钢板母材及模拟焊后热处理试验后力学性能结果见表3。
由表可见，18mm 厚XC630DR 钢经模拟焊后热处理后性能优异，具有优异的强韧性匹配，特别是钢板具有优异的低温冲击韧性，完全满足低温罐车罐箱用钢板的要求。3.4埋弧焊性能
18mm 厚XC630DR 钢板埋弧焊焊接采用φ1.6mm 焊丝，焊前不预热，焊接接头力学性能试验结果见表4。
由此可见，18mm 厚钢板经15~40KJ/cm 线能量埋弧焊后，焊接接头强度随着线能量的增大呈下降趋势，该试验结果与王国文等人[7]的研究结果一致，但均满足低温罐车罐箱用钢板的要求，并有较大富裕量。焊缝、热影响区低温冲击韧性稳定、高于38J 的标准要求。
兴澄特钢XC630DR 已通过了全国锅炉压力容器标准化技术委员会技术评审，目前已向国内重点用户实现批量供货，产品实物质量、加工性能、焊接性等得到了客户的认可，市场知名度不断提升。4结论
兴澄特钢生产的低温罐体罐箱用高强钢
XC630DR 具有优异的强韧性匹配，经≤40KJ/cm 埋弧焊焊接后，该钢焊接接头仍具有优异的强韧性。该钢集高强度、高韧性、低屈强比和优异的焊接性能为一体，完全满足低温罐体罐箱用高强钢技术要求。兴澄特钢XC630DR 钢板成功应用于低温罐箱和罐体的制造，已生产近万吨，积累了丰富的生产经验。
参考文献
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第26卷第3期
特钢技术
表3XC630DR 钢力学性能要求
Table 3Mechanical properties of XC630DR steel
状态母材SR 态
厚度(mm)1818
取样部位T/4T/4
R eL (MPa)
533534522520
R m (MPa)
652649646648
A (%)
23.023.523.522.5
-40℃KV 2（J ）109128110151145136
表4焊接接头力学性能
Table 4Mechanical properties of welded joints
试板厚度(mm)
18对称X 型
坡口形式
线能量(KJ/cm)15~20
20~2525~3030~40
拉伸试验
R m(MPa)
660665654658650647642638
断裂位置母材母材母材母材
-40℃KV 2(J)冲击试验焊缝898593781019586112991208694热影响区195192201186198191152172146164142138
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