压力容器用XG630DR钢板的研制

压力容器用 X G 6 3 0 D R钢板的研制 王国文 ， 杨文荣 。 刘小林 ( 新余钢铁集团有限公司 ， 江西 新余3 3 8 0 0 1 ) 摘要： 针 对我 国目前压 力容器用 正火钢板 强度 最高许用 5 9 0 MP a级别 的现状， 研 究开发 了6 3 0 MP a强度级别的高强韧正火 X G 6 3 0 D R钢板 ， 并对该钢种的组 织性能进行综合评价。文 中通过成 分分析、 金相组织分析、 拉伸试验 、 冲击试验 、 系列温度冲击试验 、 z向性能检测、 落锤试验、 S R处理 和焊接接头的测试， 较系统地研 究了其正火态 、 s R处理后的性能， 结果表 明： X G 6 3 0 D R钢板具有高 强度和 良好 的冲击韧性， 可作为制作罐体、 罐箱 的更新换代材料。 关键词： X G 6 3 0 D R钢 ； 组织性能 ； 无塑性转 变温度 ； 罐体 ； 罐箱 中图分类号 ： T H1 4 2 ； T H 4 9 文献标志码 ： B 文章编 号 ： 1 0 0 1 4 8 3 7 ( 2 0 1 5 ) 1 00 0 0 8 0 9 d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 1 4 8 3 7 2 0 1 5 1 0 0 0 2 De v e l o pme nt o f St e e l Pl a t e s XG6 3 0DR f o r Pr e s s ur e Ve s s e l W ANG GuoWe l l 。 YANG W e n r o ng， LI U Xi aol i n ( X i n y u I r o n& S t e e l G r o u p C o ， L t d ， X i n y u 3 3 8 0 0 1 ， C h i n a ) Ab s t r a c t： Re s e a r c h a n d d e v e l o p me n t i s i mp l e me nt e d f o r a 6 3 0 MPa s t r e n g t h l e v e l h i g h s t r e n g t h t o u g hn e s s s t e e l p l a t e g r a de XG6 3 0DR a c c o r di ng t o t h e pr e s e n t s t a t u s t ha t t h e h i g h e s t s t r e ng t h o f 5 90 MP a for p r e s s u r e v e s s e l p l a t e s i n n o r ma l i z i n g i s a l l o we d t o u s e i n Chi n a Co mp r e h e n s i v e a s s e s s me n t a r e ma d e f o r t h e mi c r o s t r u c t u r e p r o p e r t i e s I n t h i s p a pe r， p e r f o rm a n c e a r e s y s t e ma t i c a l l y s t u d i e d f o r t h e p l a t e s i n no r ma l i z i n g c o n d i t i o n a n d a f t e r S R t r e a t me n t t h r o ug h mi c r o s t r u c t u r e a na l y s i s， t e n s i l e t e s t ， i mp a c t t e s t ， i mp a c t t e s t a t d i f f e r e n t t e m p e r a t u r e ， t h r o u g h t h i c k n e s s t e s t ， d r o p w e i g h t t e s t ， t h e S R t r e a t m e n t a n d w e l d i n g j o i n t t e s t Th e r e s u l t s s ho w t ha t t he XG63 0DR s t e e l ha s t h e p r o pe r t i e s o f h i g h s t r e n g t h， g o o d i mp a c t t o u g hn e s s， a nd c a n b e u s e d a s t he u pg r a d i n g ma t e r i a l s f o r t a n ks a n d t a n k b o x Ke y wo r d s： s t e e l g r a d e XG6 3 0DR； s t r uc t u r e p r o p e rty； NDTT； t a n ks ； t a nk b o x 0 引言 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 Q 3 7 0 R 制造 的中压 C N G气体运输设备 ， 中压 ( 工作压力 4 0 MP a ) 气 体运输罐车的罐体容积可达 5 6 0 0 0 L ， 但载气量仅 8 2 1 6 0 k g ， 罐体 自重却达 2 7 0 0 0 k g ， 其载气重量 与 容器 自重 比约为 0 0 8 ， 利用率 和运输 效率低下 ； 再如用 Q 3 7 0 R制造的罐箱 ， 改用 6 3 0 M P a强度级 别钢后其壁厚可降低 1 9 。根据 全 国锅炉 压力 容器标准化 技术 委员 会 官 网和相关 文献 检 索 ， 我国 目前压力容器许用正火低 合金高强度 钢板 中强度最高 的钢是 Q 4 2 0 R( 1 7 Mn N i V N b R) ， 其强 第 3 2卷第 1 0期 压 力 容 器 第 2 7 5期 度 R i5 9 0 MP a 2 - 3 3 ， 与国外压力容器用 正火 高 强度钢 I 5 相比， 强度级别还存在较大的差距， 因此 ， 研究开 发更 高强 度级 别 的压力 容 器用 正 火 高强韧钢 ， 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 。 1 X G 6 3 0 D R高强韧钢板的研究 1 1钢板 性 能指标 的确 定 2 0 1 3年 3月 ， 新钢公司确定 了开发 X G 6 3 0 D R 压力容器用钢板 的性能要求 ， 主要指标见表 1 。 表 1 X G 6 3 0 D R压力容器用钢板 主要性 能指标 屈服强度 抗拉强度 伸长g g 一 4 0， 冲击吸 屈强比 V型冲击缺口侧 钢板交货 项 目 MP a MP a 收能量 J R p 0 2 R 向膨胀值 m m 状态 参数 4 6 0 6 3 0 7 2 5 1 8 6 O 0 8 5 0 5 3 正火 1 2 XG 6 3 0 D R钢 板 试制过 程 2 0 1 3年 8月成功开发 了 X G 6 3 0 D R钢板 ， 研 制的钢板规格为 62 0 mm， 基本覆 盖 了当前铁 路 、 汽 车 罐 车 罐 箱 用 钢 板 的 厚 度 范 围。新 钢 X G 6 3 0 D R钢板采用 控轧 +正火 工艺生产 ， 这 种 工艺 相 对 于 淬 火 加 回火 工 艺 ， 降 低 制 造 成 本 2 5 3 5 。产 品试 制成 功 后 ， 对 钢板 的组 织性能进 行 了系列分 析 与研 究 ， 并委 托合 肥通 用机械研究 院进行 了 l 0， 2 0 m m两 个厚 度规格 钢板及 其 焊 接 接 头 的测 试 和 钢板 应 力 腐蚀 试 验 ， 各 项 测 试 结 果 均 符 合 该 钢 板 的 认 证 技 术 要求 。 1 3 技术评审结论 根 据 T S G R 0 0 0 4 -2 0 0 9 和 T S G R 0 0 O 5 2 0 1 1 中 新 材 料 许 用 规 定 ， X G 6 3 0 D R 钢 板 于 2 0 1 4年 7月 2 8 E t 通过 了全 国锅炉压力容器标准 化技术委员会组织的技 术评审 ， 许可用于建造压 力容器 ， 使用范 围为 ： 使用 温度 一4 01 0 0 ， 厚 度 6 2 0 m m 。至此， 新钢公司获得国内第一张最 高强度 6 3 0 MP a 级别正火态低合金高强度钢板的 技术评审证 书。 2 X G 6 3 0 D R钢板的性能分析与工艺试验 2 1试验 项 目 该项 目开发 的重点是罐 车、 罐箱用高强度新 材料的研制 。由于罐车、 罐箱属移动式压力容器 ， 是在公路 、 铁路上行驶 ， 会 因为路况或急刹车等原 因造成罐体频繁地受到冲击 和震动 ， 运行条件较 为恶劣， 且常盛有易燃、 易爆、 有毒和腐蚀性介质， 因此罐体 、 罐箱用钢不但要具备足够 的强度 ， 而且 必须具有优 良的冲击韧性 ， 尤其是抗冲击撕裂性 能。文 中通过 成分分析 、 金相组织分 析 、 拉伸试 验 、 冲击试验 、 系列温度冲击试验 、 z向性能检测 、 落锤 试 验 、 S R 处 理 和 焊 接 接 头 的 测 试 ， 对 X G 6 3 0 D R钢板的综合性能进行较全面介绍 ， 便于 容器制造业对此钢种进一步了解 ， 起 到一定 的推 动作用 。 2 2试验 用钢板 2 2 1 试制钢的化学成分 罐车、 罐箱的壁厚通常不超过 1 8 m m， 故分别 采用 1 O， 2 0 m m厚 X G 6 3 0 D R钢板作为试验用钢。 表 2列 出了本试验用钢的化学成分。 表 2 X G 6 3 0 D R实物熔炼成分分 析 炉号 C Mn S P S i C r N i C u M o V T i A l t N b B N C E v J 3 70 5 1 1 2 A O 1 7 1 6 1 0 o 0 2 0 0 0 7 O 3 8 0 04 O 3 2 0 0 6 0 0 0 9 0 1 6 0 0 0 0 3 0 0 0 6 O 0 0 1 0 0 0 01 O 0 1 1 0 0 5 1 J 3 90 4 61 5 A O 1 8 1 6 3 0 0 0 2 0 0 0 8 0 3 9 0 04 0 3 3 0 0 6 0 01 0 0 1 6 0 0 0 0 3 0 0 0 8 0 0 0 1 0 0 0 01 0 0 1 0 9 0 5 2 J 3 804 6 3 0 A 0 1 7 1 6 3 0 0 0 2 0 0 0 8 0 3 8 0 0 4 0 3 2 0 O 6 0 0 0 9 0 1 6 1 0 0 0 3 0 0 0 8 0 0 o 1 0 0 o o 1 O 0 1 0 9 0 5 l 注 ： C E V表示碳 当量 ， 按如下公式计算 ： C E V ( )=C+Mn 6+( c r +Mo+V) 5+( N i +C u ) 1 5 。 第 3 2卷第 1 0期 压 力 容 器 总第 2 7 5期 表 4 厚 度 1 0 mm和 2 0 m m X G 6 3 0 D R正火板 一 4 0冲击性能 - 4 0， 横向K J 批号 炉号 规格 ra m 位置 1 2 3 平均值 头部 8 3 8 8 7 8 8 6 8 8 6 1 3 H37 6 3 2 3 J 3 80 4 6 3 0 A 1 0 尾部 8 2 3 8 3 3 8 7 7 8 4 4 3 头部 1 4 1 0 0 5 1 0 7 0 1 0 7 7 1 0 5 0 7 头部 1 2 8 8 1 8 0 8 8 2 8 8 3 9 O H37 6 3 2 0 J 3 70 5 1 1 2 A 2 0 尾部 1 4 1 0 5 3 1 0 9 7 1 o 6 4 1 0 7 1 3 尾部 1 2 8 6 8 8 6 5 8 4 2 8 5 8 3 2 3 3 系列温度冲击试验 委托 合 肥 通 用 机 械 研 究 院 分 别 对 批 号 为 H 3 7 6 3 2 3 、 H 3 7 6 3 2 0的 1 0 m i n 、 2 0 mi l l 钢板进 行 了2 0一1 0 0 o C的系列温度 冲击测试 ， 其结果 见表 5 。冲击吸收能量与试验温度的关 系曲线如 图 2 ， 3所示。 表 5 不同厚度正火钢板 系列温度冲击试验结果 板厚 m m 部位 方向 温度 取 晶状断面率 侧向膨胀量 ra m 2 0 1 1 7 ， 1 0 9， 1 1 3 ( 1 1 3 ) 0 ， 0 ， 0 ( 0 ) 1 4 2， 1 3 7 ， 1 4 0 ( 1 4 0 ) 0 1 0 6 ， 1 0 2， 1 0 1 ( 1 0 3 ) l 2 ， l 5 ， 1 5 ( 1 4 ) 1 2 8 ， 1 2 4 ， 1 2 5 ( 1 2 6 ) 2 0 9 8 ， 9 3 ， 9 2 ( 9 4 ) 1 9 ， 2 2 ， 2 4 ( 2 2 ) 1 1 7 ， 1 1 3 ， I 1 2 ( 1 1 4 ) 4 0 8 3 ， 8 1 ， 8 5 ( 8 3 ) 3 3 ， 3 3 ， 3 0 ( 3 2 ) 0 9 7， 0 9 5 ， 1 0 2 ( 0 9 8 ) 1 0 表层 横向 5 0 8 5 ， 6 9， 7 5 ( 7 6 ) 3 2 ， 5 1 ， 4 2 ( 4 2 ) 0 9 8 ， 0 7 5 ， 0 7 9 ( 0 8 4 ) 6 0 6 1 ， 7 0， 6 5 ( 6 5 ) 6 2 ， 5 3 ， 5 7 ( 5 7 ) 0 6 6， 0 7 5 ， 0 6 7 ( 0 6 9 ) 8 0 3 1 ， 4 5， 2 9 ( 3 5 ) 9 0 ， 8 9 ， 9 2 ( 9 0 ) 0 3 4 ， 0 4 3 ， 0 3 3 ( 0 3 7 ) 1 0 o 1 1 ， 1 0 ， 1 3 ( 1 1 ) 1 0 0 ， 1 0 0 ， 1 0 0 ( 1 O 0) 0 0 9 ， 0 1 0 ， 0 1 2 ( O 1 0 ) 2 0 1 8 2 ， 1 7 8 ， 1 8 3 ( 1 8 1 ) 0 , 0 ， O ( 0 ) 1 9 8 ， 1 9 4 ， 1 9 7 ( 1 9 6 ) O 1 5 0 ， 1 6 2 ， 1 5 5 ( 1 5 6 ) 2 1 ， 1 3 ， 1 8 ( 1 7 ) 1 6 3 ， 1 6 7 ， 1 6 4 ( 1 6 5 ) 一 2 0 1 2 7 ， 1 3 3 ， 1 2 5 ( 1 2 8 ) 3 3 ， 3 0 ， 3 4 ( 3 2 ) 1 4 2， 1 5 3 ， 1 4 0 ( 1 4 5 ) 4 0 1 1 8 ， 1 0 2， 1 1 4 ( 1 1 1 ) 4 1 ， 5 O ， 4 3 ( 4 5 ) 1 3 5 ， 1 2 2 ， 1 3 2 ( 1 3 0 ) 2 0 表层 横向 5 O 1 0 2 ， 1 1 1 ， 1 0 3 ( 1 0 5 ) 5 3 ， 4 8 ， 5 1 ( 5 1 ) 1 2 3 ， 1 2 9 ， 1 2 1 ( 1 2 4 ) 一 6 0 9 5 ， 8 l ， 8 8 ( 8 8 ) 6 3 ， 7 2 ， 6 7 ( 6 7 ) 1 0 9 ， 0 9 4 ， 0 9 8 ( 1 O 0 ) 8 0 4 8 ， 5 2 ， 6 3 ( 5 4 ) 8 8 ， 8 5 ， 8 1 ( 8 5 ) 0 5 3 ， 0 5 4 ， 0 6 6 ( 0 5 8 ) 1 0 0 1 0 ， 9 ， 1 2 ( 1 0 ) 1 0 0 ， 1 0 0 ， 1 0 0 ( 1 0 0 ) 0 0 9 ， 0 0 9 ， 0 1 1 ( 0 1 0 ) 从表 5数据及 图 2 ， 3可以看 出， 钢板横 向取 样方 向的冲击吸收能量在 一5 0时平均在 7 6 J 以上 ， V型冲击缺 口侧 向膨胀值平均在 0 8 4 m m 以上 ， 钢板具有优 良的低温冲击韧性。 压力容器用 X G 6 3 0 D R钢板 的研制 V o l _ 3 2 N o 1 0 2 0 1 5 l 2 0 0 图 2 厚度 1 0 m m正火钢板表层横向取样 一 曲线 2 0 0 0 图3 厚度 2 0 m m正火钢板表层横向取样 r曲线 2 3 4 钢板韧脆性转变温度 分别按冲击吸收能量及冲击试样的纤维断面 率确定 的不同厚度钢板 的韧脆性转变温度列于表 6 。表 6中 ， 为 5 0 上 平 台能 所 对 应 的温 度 ， 为 5 0 晶 状 断 面 率 所 对 应 的 温 度 ， 一 5 0的 K 为试验温度 一5 0下 3个试样 冲 击吸收能量的平均值。由表 6 所列的数据可以看 出 ， 钢板的 和 均低于 一5 3 ， 表明钢板具 有良好 的低温韧性 。 表 6 不 同厚度正火钢板 的韧性特征值 板厚 m m 取样部 位 T E 1 0 表层 ( 横向) 一 6 5 3 6 3 8 表层 ( 横向) 一 5 3 6 5 5 1 20 表层 ( 纵向 ) 5 7 2 5 6 6 2 3 5 钢板的 z向性能 对 2 0 1 1 1 1 1“1 厚度 X G 6 3 0 D R进行了 z向性能测 试 ， 取样位置在钢板 的头部和尾部板 宽1 4 处 和 1 2处 ， 检测结果见表 7 。 表 7 X G 6 3 0 D R正火钢板 Z向性 能 规格 Z向断面收缩率 批号 位置 m m 1 2 3 平均 头部左 5 8 5 4 5 5 5 5 7 头部 中 5 5 6 8 5 8 6 0 3 头部右 6 2 6 6 6 5 6 4 3 H37 63 2 0 2 0 尾部左 6 1 6 1 5 9 6 0 3 尾部 中 5 9 5 3 5 5 5 5 7 尾部右 5 6 5 9 5 7 5 7 3 检测结果表明 ， X G 6 3 0 D R正火钢板 Z向断面 收缩率大于 5 5 ， 具有 良好的抗层状撕裂性能 。 2 3 6 落 锤 试 验 测 定 钢 板 无 塑 性 转 变 温 度 ( N D T r ) 落锤试验按照 G B T 6 8 0 3 -2 0 0 8 铁 素体钢 的无塑性转变温度落锤试验方 法 进 行 ， 试验低 温介质为液氮加分析纯酒精 ， 试验时试样过冷度 为 1 2 ， 保温时间 4 0 m i n ， 保温仪器为 3 1 0 21 低温仪 ， 试样 为 P ：型 ， 试验时 的打击能量 为 4 0 0 J ， 落锤试验机型号为 Z C J 2 2 0 3 。按照标准试验方 法 ， 落锤试样必须在钢板的轧制表面堆焊裂纹源 ， 对 2 0 m m钢板 表层进行落锤试验 。试验结果见 表 8 。 表 8 正火态钢板落锤试验 结果 试验温度 C 板厚 m m 部位 N D rI T I 1 一 6 0 5 5 5 0 4 5 4 0 3 O 2 0 表层 o o O o o 一 5 5 注 ： O表示未 断， x表示 断裂 。 1 2 第 3 2卷第 1 0期 压 力 容 器 总第 2 7 5期 上述结 果显示， 钢板无 塑性转变 温度为 一 5 5， 表明钢板具有优 良的无塑性转变温度 。 2 4 焊后应力消除热处理 ( 简称 S R处理 ) 后钢 板性能分析 2 4 1 试验 目的及步骤 大型压力容器制造过程 中焊接成形后带有很 大的组装与焊接残余应力 ， 有的可达到材料 的屈 服极限 ， 因此 ， 大多需要进 行焊后应力消除热 处理( 简称 S R处理) ， S R处理的 目的是降低焊接 残余应力 ， 改善 焊接接头及母 材性能 ， 防止 H ： s 应力腐蚀开裂。 参照国内相同类 型钢种 的热处理温度 ， 该试 验分别选定 5 6 0， 5 8 0 ， 6 0 0 ， 6 2 0作为消除应力热 处理温度 ， 以考核该钢板在消除应力热处理过程 中的力学性能。试验选用 2 0 mm厚钢板进行 S R 处理 ， 试样均横 向 T 4取样 。 处理炉 中采用选定 的温度进行应力消除热处理 ， 恒温保温时间为 1 h ， 试板的升温 、 保温和冷却过 程按照 G B 1 5 0 _2 0 1 1 压力容器 的规定， 热处理 示意曲线见图 4 。对应力消除热处理后 的钢板进 行力学性能试验。 赠4 0 0 室 温 时间 h 图4 S R处理工艺曲线示意 试板尺寸 为 5 0 0 mm x 3 0 0 m m， 将试 板在热 2 4 2 钢板拉伸试验 表 9 厚度 2 0 mm钢 板消除应力热处理拉伸试验结果 热处理温度 部位 下屈服强度 R MP a 抗拉强度 R MP a 断后伸长率 A 5 6 0 全板厚 4 9 0 ， 4 9 2 ， 4 9 1 ( 4 9 1 ) 6 5 1 ， 6 4 2 ， 6 4 3 ( 6 4 5 ) 2 6 0 ， 2 5 5 ， 2 6 0 ( 2 6 0 ) 5 8 0 全板厚 4 8 2， 4 7 7 ， 4 7 5 ( 4 7 8 ) 6 3 3 ， 6 3 7 ， 6 3 5 ( 6 3 5 ) 2 6 5 ， 2 6 0 ， 2 5 0 ( 2 6 0 ) 6 0 O 全板厚 4 7 2， 4 7 2 ， 4 6 8 ( 4 7 1 ) 6 3 4 ， 6 3 0 ， 6 3 1 ( 6 3 2 ) 2 6 0 ， 2 5 0 ， 2 5 5 ( 2 5 5 ) 6 2 0 全板厚 4 5 8 ， 4 6 1 ， 4 5 5 ( 4 5 8 ) 6 2 1 ， 6 2 5 ， 6 1 9 ( 6 2 2 ) 2 5 0 ， 2 5 0， 2 5 5 ( 2 5 0 ) 供货态 全板厚 4 9 2 ， 5 0 3 ， 4 9 6 ( 4 9 7 ) 640 ， 649 ， 645 ( 6 4 5 ) 2 5 5 ， 2 6 5 ， 2 5 0 ( 2 5 5 ) 对消除应力 热处 理后 的 2 0 mlT l 厚钢板进行 拉伸试验 ， 试验结果见表 9 。 由表 9可以看出 ， 在给定 的热处理温度下 ， 钢 板的下屈服强度、 抗拉强度略有下降。 2 4 3 不同应力 消除热处理温度钢板冲击试验 对不同温度热处理 的钢板进行 冲击试验 ， 试 验结果见表 l O 。 由表 1 0可以看出 ， 在给定 的消除应力热处理 试验温度下 ( 5 6 06 2 0 ) ， 钢板的冲击吸收能量 稍有下降 ， 幅度不大。 2 4 4 系列温度 冲击试验 对经过 5 8 0 o C应力消 除热处理 的 2 0 m m厚 钢板表层取样进行 系列温度 冲击试验 ， 试样横 向 取样 。试验结果见表 1 1 。 表 1 0 厚度 2 0 m m钢板母材不 同热处理温度 冲击试 验结果 热处理温度 温度 K V 常温 1 8 4 ， 1 8 2 ， 1 8 3 ( 1 8 3 ) 5 60 一 5 0 9 9 ， 1 0 5 ， 9 5 ( 1 0 0 ) 常温 1 8 3 ， 1 7 5 ， 1 7 3 ( 1 7 7 ) 5 8 0 一 5 O 9 2 ， 9 5 ， 9 7 ( 9 5 ) 常温 1 7 6 ， 1 7 2 ， 1 7 1 ( 1 7 3 ) 6 0 0 一 5 0 9 1 ， 9 2 ， 9 3 ( 9 2 ) 常温 1 6 8 ， 1 7 5 ， 1 6 3 ( 1 6 9 ) 6 2 0 一 5 0 8 2 ， 8 7， 9 3 ( 8 7 ) 常温 1 8 2 ， 1 7 8 ， 1 8 3 ( 1 8 1 ) 供货态 一 5 0 1 0 2 ， 1 1 1 ， 1 0 3 ( 1 0 5 ) 压力容器用 X G 6 3 0 D R钢板 的研制 表 1 1 厚度 2 0 mm钢板 S R处理后 系列温度冲击试验 结果 板厚 mm 取样部位 取样方向 试验温度 K v 晶状断面率 2 0 1 8 7， 1 9 0 ， 1 8 0 ( 1 8 6 ) 0 ， 0 ， 0 ( 0 ) 0 1 7 4， 1 6 8 ， 1 6 5 ( 1 6 9 ) l 2 ， 1 6 ， 1 9 ( 1 6 ) 2 0 1 4 2 ， 1 5 0 ， 1 4 7 ( 1 4 6 ) 3 2 ， 2 5 ， 2 9 ( 2 9 ) 4 0 1 0 9， 1 2 4 ， 1 1 1 ( 1 1 4 ) 4 8 ， 3 9 ， 4 7 ( 4 5 ) 2 0 表层 横 向 5 O 9 2 ， 9 5 ， 9 7 ( 9 5 ) 5 7 ， 5 4 ， 5 3 ( 5 5 ) 一 6 0 7 9 ， 8 5 ， 8 8 ( 8 4 ) 6 5 ， 6 3 ， 6 0 ( 6 3 ) 8 0 4 7 ， 4 1 ， 5 2 ( 4 7 ) 8 7 ， 9 0 ， 8 5 ( 8 7 ) 1 O 0 8 ， 9 ， 9 ( 9 ) 1 0 0 ， 1 0 0 ， 1 0 0 ( 1 0 0 ) 从表 l 1 数据 可以看 出， S R后钢板 的冲击 吸 收能量在 一 5 0时平均在 9 5 J以上 ， 表明钢板 比 正火态具有更优 良的低温冲击韧性 。 2 4 5 钢板韧脆性转变温度 表 1 2 厚度 2 0 m m钢板 S R处理后 的韧 性特征值 板厚 m m 取样部位 v v 2 0 表层 ( 横 向) 一 5 0 4 5 3 9 试验结果见表 1 2 。钢板的 和 均低 于 一 5 0 ， 变化不大 ， 表 明钢板仍具有优 良的低温 冲击韧性。 2 4 6 落锤试验测定 钢板 S R态无塑性转 变温 度 ( N D T r ) 对经 5 8 0 o C应力消除热处理 的 2 0 m m 厚钢 板进行了落锤试验测定钢板 的无塑性转变温度 ， 试样横向取样。试验结果见表 l 3 。 表 1 3 S R处理 ( 5 8 0 o C) 后钢板 的落锤试 验结果 试验温度 板厚 m m 部位 N D rn 一 6 0 5 5 5 0 4 5 4 0 3 0 2 0 ( S R) 表层 o o O o 一5 O 注 ： o表示未断 ， 表示断裂。 由表 l 3可以看出， 经过 5 8 0的应力消除热 处理 ， 钢板的 N D T r温度与原供货态钢板 的 N D T r 温度相当。 2 5 XG 6 3 0 DR钢 板 焊接 工 艺试验 2 5 1 焊接线能量试验 分别对不同焊接工艺的对接接头焊缝金 属 、 热影响区进行冲击试验 ， 其拉伸 、 冷弯和冲击试验 结果分别见表 1 4， 1 5 。 表 1 4 焊接接头不 同焊接工艺 力学 -陛能试 验结果 试板编号 焊接线能量 k J c m R MP a 断裂位置 弯轴直径 m m 支座间距 mm 弯曲角 。 侧弯 A 1 1 52 0 6 4 3 ， 6 4 7 热影响区 4 0 6 3 1 8 O 全部合格 A 2 2 53 0 6 3 5 。 6 4 4 热影响区 4 0 6 3 1 8 O 全部合格 A 3 3 0 3 5 6 3 0 ， 6 3 7 焊缝中心 4 0 6 3 l 8 0 全部合格 A 4 3 5 4 0 6 2 2 ， 6 1 8 焊缝中心 4 0 6 3 1 8 0 全部合格 第 3 2卷第 1 0期 压 力 容 器 总第2 7 5期 表 l 5 焊接接头不 同焊接工艺 冲击试验 结果 焊接线能量 焊缝金属( 2 0) 热影响区( 2 0) 焊缝金属(一5 0) 热影响区(一 5 0) 试板编号 k J c m一 KV 2 J K V 2 ， K v2 K v 2 A 1 5 2 0 1 5 8 ， 1 5 2， 1 4 8 ( 1 5 3 ) 2 0 7 ， 1 6 4， 1 7 3 ( 1 8 1 ) 7 0， 7 5 ， 6 4 ( 7 0 ) 8 4 ， 1 1 3 ， 7 5 ( 9 1 ) 日 2 02 5 1 4 5 ， 1 4 1 ， 1 4 7 ( 1 4 4) 1 9 1 ， 1 8 5 ， 1 7 2 ( 1 8 3 ) 6 8 ， 7 2 ， 6 7 ( 6 9 ) 9 4， 7 5 ， 7 7 ( 8 2 ) C 3 03 5 1 3 8 ， 1 3 3 ， 1 4 1 ( 1 3 7 ) 1 7 7， 1 5 9 ， 1 8 4 ( 1 7 3 ) 6 2， 7 3 ， 6 1 ( 6 5 ) 7 2， 9 8 ， 7 6 ( 8 2 ) D 3 5 4 0 1 2 8 ， 1 2 0 ， 1 2 5 ( 1 2 4 ) 1 5 6， 1 7 5 ， 1 7 9 ( 1 7 0 ) 5 9 ， 6 0 ， 7 2 ( 6 4 ) 8 O ， 6 1 ， 6 4 ( 6 8 ) 由表 l 4， 1 5中 的数据 可 以看 出， 在 l 5 4 0 k J c m焊 接线能量范 围 内， 随着焊 接线能量 的增 加 ， 焊接接头的抗拉强度稍有下降 ， 焊缝金属和焊 接热影响区的冲击韧性也稍有下降 ， 从结果来看 ， 焊接线能量在 1 5 4 0 k J c m范围内时 ， 焊接接头 的强度和韧性均能满足罐体 、 罐箱的使用要求。 2 5 2 焊后应力消除热处理试验 试 验 选 用 2 0 mm 厚 的钢 板 ， 焊 条 焊 前 经 4 0 0 o C X1 h 的烘 干处理 。焊接 预热 温度 为 1 0 0 ， 焊接线 能量 为 3 O3 5 k J c m， 焊后立 即进行 2 5 0 0 5 h的消氢处理 ， 然后进行应力消除热 处理。试验中选择 4组应力消除热处理温度进行 试验 ， 试验中焊接 l组未进 行焊后热处理的焊态 试板 ， 以便进行力学性 能的对 比。具体焊接规范 如表 1 6所示。 表 1 6 焊后热 处理试 板焊接工艺规范 试板编号 焊接电流 A 电弧电压 V 焊接速度 mm m i n 焊接线能量 k J c m 焊后热处理 A 1 7 0 2 5 8 0 3 2 5 6 0 l h 曰 1 7 0 2 5 8 0 3 2 5 8 0 c C 1 h C 1 7 0 2 5 8 0 3 2 6 0 0 1 h D 1 7 0 2 5 8 0 3 2 6 2 0 1 h 对不同焊后热处理的焊接接头进行拉伸 、 冷 1 7， 1 8所示。 弯和冲击试验 。其拉伸、 冷弯 、 冲击试验结果如表 表 1 7 焊后热处理的焊接接头不同焊接工艺力学性能试验结果 热处理温度 C R MP a 断裂位置 弯轴直径 m m 支座间距 m m 弯曲角 。 侧弯 5 6 0 6 3 5， 6 3 0 热影响区 4 0 6 3 1 8 0 全部合格 5 8 0 6 2 6 ， 6 2 4 焊缝中心 4 0 6 3 1 8 0 全部合格 6 0 0 6 1 7 ， 6 2 2 焊缝中心 4 0 6 3 1 8 0 全部合格 6 2 0 6 1 2 ， 6 1 5 焊缝中心 4 0 6 3 1 8 O 全部合格 焊态 6 3 0 ， 6 3 7 热影响区 4 0 6 3 1 8 0 全部合格 C P V T 压力容器用 X G 6 3 0 D R钢板的研制 V 0 L 3 2 N o 1 0 2 0 1 5 表 1 8 焊接接 头不同热处理温度冲击试验 结果 热处理 缺 口位置 温度 K v 2， 温 度 C 常温 1 4 2 ， 1 3 3 ， 1 3 5( 1 3 7 ) 焊缝 中心 一 5 O 7 3 ， 7 5 ， 6 7 ( 7 2 ) 5 60 常温 1 9 6， 1 6 7， 1 7 1 ( 1 7 8 ) 热影响区 一 5 0 1 0 2 ， 7 5 ， 8 6 ( 8 8 ) 常温 1 3 5 ， 1 3 0 ， 1 3 1 ( 1 3 2 ) 焊缝 中心 一 5 0 7 2 ， 6 1 ， 7 0 ( 6 8 ) 5 80 常温 1 8 5 ， 1 6 4， 1 6 2 ( 1 7 0 ) 热影 响区 一 5 0 9 7 ， 7 2 ， 8 0 ( 8 3 ) 常温 1 3 7， 1 2 4 ， 1 3 0 ( 1 3 0 ) 焊缝 中心 一 5 O 6 8 ， 7 3 ， 6 2 ( 6 8 ) 6 00 常温 1 8 1 ， 1 5 1 ， 1 6 5 ( 1 6 6 ) 热影响 区 一 5 0 8 l ， 7 7 ， 6 5 ( 7 4 ) 常温 1 2 4， 1 2 8 ， 1 2 6 ( 1 2 6 ) 焊缝 中心 一 5 0 6 1 ， 6 7 ， 6 3 ( 6 4 ) 6 20 常温 1 4 2 ， 1 5 5 ， 1 6 0 ( 1 5 2 ) 热影响 区 一 5 O 6 2 ， 6 1 ， 7 0 ( 6 4 ) 结果表明， 随着应力消除热处理温度的升高， 与焊态焊接接头相比， 接头的抗拉强度稍有下降； 焊缝金属 、 焊接热影 响区室温和低温 冲击吸收能 量有一定的下降。但从结果来看 ， 焊接接头的强 度和韧性均能满足罐体 、 罐箱使用要求。因此 ， 在 保温1 h的前提 下 ， 应力 消除热处 理温度可 以选 择在 5 6 0 6 2 0范围内。 3 结论 ( 1 ) X G 6 3 0 D R钢板 正火后 的组织 为铁素体 + 珠光体 +少量 贝氏体组织 ； ( 2 ) X G 6 3 0 D R正火 态钢板 具有 良好 的强 韧 匹配 ， 屈服强度在 4 9 2 5 2 7 MP a范围内 ，