一种耐腐蚀稀土合金钢
阅读：627发布：2022-03-17
专利汇可以提供一种耐腐蚀稀土合金钢专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种耐 腐蚀 稀土 合金 钢 ，涉及稀土 合金钢 领域，按 质量 百分比计，该稀土合金钢包括0％～0.10％的C，0.20％～0.50％的Si，0.40％～0.60％的Mn，0％～0.018％的P，0％～0.005％的S，1.8％～2.0％的Cr，0％～0.3％的Ni，0.30％～0.50％的Mo，0.04％～0.08％的Al，0.08％～0.12％的V，0.04％～0.08％的Nb，0％～0.20％的Cu，0.005％～0.03％的稀土，余量为Fe，稀土包括20％～40％的La、40％～50％的Ce、15％～20％的Nd和1％～5％的Pr。本发明的稀土合金钢，在具有良好的强韧性、耐高温性、 焊接 性 能的前提下，提高钢材的抗 硫化氢 应 力 腐蚀 能力、抗氢致诱导开裂的能力及耐氯离子腐蚀能力，而且使用成本较低。，下面是一种耐腐蚀稀土合金钢专利的具体信息内容。
1.一种耐腐蚀稀土合金钢，其特征在于：按质量百分比计，该稀土合金钢包括0％～
0.10％的C，0.20％～0.50％的Si，0.40％～0.60％的Mn，0％～0.018％的P，0％～
0.005％的S，1.8％～2.0％的Cr，0％～0.3％的Ni，0.30％～0.50％的Mo，0.04％～
0.08％的Al，0.08％～0.12％的V，0.04％～0.08％的Nb，0％～0.20％的Cu，0.005％～
0.03％的稀土，余量为Fe，稀土包括20％～40％的La、40％～50％的Ce、15％～20％的Nd和1％～5％的Pr。
2.如权利要求1所述的耐腐蚀稀土合金钢，其特征在于：按质量份计，所述稀土合金钢包括0％～0.08％的C，0.25％～0.45％的Si，0.42％～0.55％的Mn，0％～0.014％的P，0％～0.0035％的S，1.82％～1.98％的Cr，0％～0.2％的Ni，0.32％～0.48％的Mo，0.05％～0.07％的Al，0.09％～0.11％的V，0.05％～0.07％的Nb，0％～0.15％的Cu，0.007％～0.020％的稀土，余量为Fe，稀土包括20％～40％的La、40％～50％的Ce、
15％～20％的Nd和1％～5％的Pr。
3.如权利要求2所述的耐腐蚀稀土合金钢，其特征在于：按质量份计，所述稀土合金钢包括0％～0.05％的C，0.30％～0.40％的Si，0.45％～0.52％的Mn，0％～0.012％的P，0％～0.003％的S，1.85％～1.95％的Cr，0％～0.15％的Ni，0.35％～0.45％的Mo，
0.055％～0.65％的Al，0.095％～0.105％的V，0.055％～0.065％的Nb，0％～0.10％的Cu，0.008％～0.015％的稀土，余量为Fe，稀土包括20％～40％的La、40％～50％的Ce、
15％～20％的Nd和1％～5％的Pr。
4.如权利要求3所述的耐腐蚀稀土合金钢，其特征在于：所述稀土合金钢中稀土的含量为0.01％。
5.如权利要求1～4中任一项所述的耐腐蚀稀土合金钢，其特征在于：所述稀土包括
30％的La、48％的Ce、19％的Nd和3％的Pr。
6.如权利要求1～4中任一项所述的耐腐蚀稀土合金钢，其特征在于：所述稀土合金钢的屈服强度为380～390MPa，抗拉强度为540～565MPa。
7.如权利要求1～4中任一项所述的耐腐蚀稀土合金钢，其特征在于：所述稀土合金钢的断面收缩率为63％～65％，断后伸长率为31％～32％，伸长率为34.5％。
8.如权利要求1～4中任一项所述的耐腐蚀稀土合金钢，其特征在于：所述晶粒度大于6级，非金属杂质的总和小于4.0。
9.如权利要求1～4中任一项所述的耐腐蚀稀土合金钢，其特征在于：所述稀土合金钢在0℃下的冲击功为228J、在-30℃下的冲击功为205J。
10.一种制备耐腐蚀稀土合金钢的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将原材料放入电炉中炼制，得到钢液；将钢液转移至炉外精炼包进行炉外精炼和真空脱气，调整钢包中C的含量为0％～0.10％、Si的含量为0.20％～0.50％、Mn的含量为
0.40％～0.60％，P的含量0％～0.018％，S的含量0％～0.005％，Cr的含量为1.8％～
2.0％，Ni的含量0％～0.3％，Mo的含量为0.30％～0.50％，Al的含量为0.04～0.08％，V的含量为0.08～0.12％，Nb的含量为0.04～0.08％，Cu的含量0％～0.2％；
B、吊包浇铸模铸得到电极坯，将电极坯进行电渣重熔，得到稀土合金钢电渣钢锭，将电渣钢锭热加工、粗加工后得到近成品，将近成品经温度为950±10℃正火处理后进行
700±10℃回火处理，再经精加工得到稀土合金钢成品。
一种耐腐蚀稀土合金钢
技术领域
背景技术
[0002] 现有的石化行业中的压力容器通常存在湿硫化氢(H2S)及氯离子(Cl-)的腐蚀工况，因此，石化设备需要采用耐腐蚀的钢材制成，传统的石化设备用耐腐蚀钢通常采用牌号为Q345R(HIC)、Q245R(HIC)或SA516Gr.70(HIC)的碳钢制成，碳钢的合金含量较低，强度较低，在高温高压条件下容易受损，受损后的石化设备用钢难以再次使用，需要进行更换，使用成本较高。
[0003] 因此，现有的石化设备用钢在中高温的临氢环境中通常采用牌号为12Cr2Mo1R、12Cr2Mo1VR、或者15CrMoR(H)的临氢钢板制成，该临氢钢板在使用时，能够承受设备使用过程中的高温高压，但是长时间处于潮湿的硫化氢及氯离子的环境中，硫化氢和氯离子会相互促进加剧腐蚀，导致临氢钢板发生硫化物应力腐蚀及氯离子应力腐蚀，腐蚀后的临氢钢板强度降低，在设备使用过程中，腐蚀后的临氢钢板容易发生破损，难以继续使用。
[0004] 专利号为CN102925814A的发明专利公开了“一种抗硫化氢应力腐蚀压力容器用钢及其生产方法”，通过控制钢材中S、P含量，使得钢材具有良好的抗氢致开裂和抗硫化氢应力腐蚀性能，但该钢板的抗拉强度较低，耐热性能不强，不适用于中高温环境的石化设备，且在用于高压石化设备时，需要使用厚度较大的钢板，使用成本较高。
[0005] 专利号为CN102605242A的发明专利申请公开了“一种抗氢致开裂压力容器用钢及其制造方法”通过增加钢材中的C含量至0.15％～0.25％，增加钢材的强度；但是随着含碳量的增加，钢材不仅容易发生氢蚀，而且可焊性较差，因此，该钢材难以用于制备石化设备的压力容器。
发明内容
[0006] 针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种耐腐蚀稀土合金钢，在具有良好的强韧性、耐高温性、焊接性能的前提下，提高钢材的抗硫化氢应力腐蚀能力、抗氢致诱导开裂的能力及耐氯离子腐蚀能力，而且使用成本较低。
[0007] 为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种耐腐蚀稀土合金钢，按质量百分比计，该稀土合金钢包括0％～0.10％的C，0.20％～0.50％的Si，0.40％～0.60％的Mn，0％～0.018％的P，0％～0.005％的S，1.8％～2.0％的Cr，0％～0.3％的Ni，0.30％～
0.50％的Mo，0.04％～0.08％的Al，0.08％～0.12％的V，0.04％～0.08％的Nb，0％～
0.20％的Cu，0.005％～0.03％的稀土，余量为Fe，稀土包括20％～40％的La、40％～50％的Ce、15％～20％的Nd和1％～5％的Pr。
0.50％的Mo，0.04％～0.08％的Al，0.08％～0.12％的V，0.04％～0.08％的Nb，0％～
0.20％的Cu，0.005％～0.03％的稀土，余量为Fe，稀土包括20％～40％的La、40％～50％的Ce、15％～20％的Nd和1％～5％的Pr。
[0008] 在上述技术方案的基础上，按质量份计，所述稀土合金钢包括0％～0.08％的C，0.25％～0.45％的Si，0.42％～0.55％的Mn，0％～0.014％的P，0％～0.0035％的S，
1.82％～1.98％的Cr，0％～0.2％的Ni，0.32％～0.48％的Mo，0.05％～0.07％的Al，
0.09％～0.11％的V，0.05％～0.07％的Nb，0％～0.15％的Cu，0.007％～0.020％的稀土，余量为Fe，稀土包括20％～40％的La、40％～50％的Ce、15％～20％的Nd和1％～
5％的Pr。
1.82％～1.98％的Cr，0％～0.2％的Ni，0.32％～0.48％的Mo，0.05％～0.07％的Al，
0.09％～0.11％的V，0.05％～0.07％的Nb，0％～0.15％的Cu，0.007％～0.020％的稀土，余量为Fe，稀土包括20％～40％的La、40％～50％的Ce、15％～20％的Nd和1％～
5％的Pr。
[0009] 在上述技术方案的基础上，按质量份计，所述稀土合金钢包括0％～0.05％的C，0.30％～0.40％的Si，0.45％～0.52％的Mn，0％～0.012％的P，0％～0.003％的S，
1.85％～1.95％的Cr，0％～0.15％的Ni，0.35％～0.45％的Mo，0.055％～0.65％的Al，
0.095％～0.105％的V，0.055％～0.065％的Nb，0％～0.10％的Cu，0.008％～0.015％的稀土，余量为Fe，稀土包括20％～40％的La、40％～50％的Ce、15％～20％的Nd和1％～
5％的Pr。
1.85％～1.95％的Cr，0％～0.15％的Ni，0.35％～0.45％的Mo，0.055％～0.65％的Al，
0.095％～0.105％的V，0.055％～0.065％的Nb，0％～0.10％的Cu，0.008％～0.015％的稀土，余量为Fe，稀土包括20％～40％的La、40％～50％的Ce、15％～20％的Nd和1％～
5％的Pr。
[0010] 在上述技术方案的基础上，所述稀土合金钢中稀土的含量为0.01％。
[0011] 在上述技术方案的基础上，所述稀土包括30％的La、48％的Ce、19％的Nd和3％的Pr。
[0012] 在上述技术方案的基础上，所述稀土合金钢的屈服强度为380～390MPa，抗拉强度为540～565MPa。
[0013] 在上述技术方案的基础上，所述稀土合金钢的断面收缩率为63％～65％，断后伸长率为31％～32％，伸长率为34.5％。
[0014] 在上述技术方案的基础上，所述晶粒度大于6级，非金属杂质的总和小于4.0。
[0015] 在上述技术方案的基础上，所述稀土合金钢在0℃下的冲击功为228J、在-30℃下的冲击功为205J。
[0016] 一种制备耐腐蚀稀土合金钢的方法，包括以下步骤：
[0017] A、将原材料放入电炉中炼制，得到钢液；将钢液转移至炉外精炼包进行炉外精炼和真空脱气，调整钢包中C的含量为0％～0.10％、Si的含量为0.20％～0.50％、Mn的含量为0.40％～0.60％，P的含量0％～0.018％，S的含量0％～0.005％，Cr的含量为1.8％～2.0％，Ni的含量0％～0.3％，Mo的含量为0.30％～0.50％，Al的含量为0.04～
0.08％，V的含量为0.08～0.12％，Nb的含量为0.04～0.08％，Cu的含量0％～0.2％；
0.08％，V的含量为0.08～0.12％，Nb的含量为0.04～0.08％，Cu的含量0％～0.2％；
[0018] B、吊包浇铸模铸得到电极坯，将电极坯进行电渣重熔，得到稀土合金钢电渣钢锭，将电渣钢锭热加工、粗加工后得到近成品，将近成品经温度为950±10℃正火处理后进行700±10℃回火处理，再经精加工得到稀土合金钢成品。
[0019] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0020] (1)本发明中的稀土合金钢，其屈服强度为380～390MPa，抗拉强度为540～565MPa，断面收缩率为63～65％，断后伸长率为31～32％，晶粒度大于6级，非金属杂质的总和小于4.0，在0℃下的冲击功为228J、在-30℃下的冲击功为205J，该合金钢的伸长率为34.5％。本发明的稀土合金钢，与现有技术中的钢材相比，其综合性能比较优越，在高温高压下不易受损，能够用于制备石化设备用钢。同时，该稀土合金钢制备石化设备用钢时，不仅可焊性较高，而且需要的稀土合金钢的厚度较薄，能够节约成本。
[0021] (2)本发明中的稀土合金钢，其耐硫酸、三氯化铁、盐酸、硫化氢的均匀腐蚀能力较强，由于石油和化工原料的成分比较复杂，通常含有硫化物、氢、湿硫化氢和氯离子，若石化设备用钢被其中任意一种成分腐蚀，会导致设备损坏，因此，需要选用能够防止任意一种成分腐蚀的钢材制备石化设备用钢，本发明中的稀土合金钢能够满足上述要求，因此，稀土合金钢能够用于制备能够长期使用的石化设备用钢，延长石化设备用钢的使用寿命，降低石化设备用钢的使用成本。
[0022] (3)本发明中的稀土合金钢，经过在950±10℃的温度下正火、在700±10℃的温度下回火后得到，该稀土合金钢组织为稳定的铁素体+索氏体组织，不存在对硫化氢应力腐蚀开裂和氢致开裂有较大影响的马氏体组织，进而增加稀土合金钢的抗硫化氢应力腐蚀能力。附图说明
具体实施方式
[0024] 以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
[0025] 参见图1所示，本发明实施例提供一种耐腐蚀稀土合金钢，按质量百分比计，该稀土合金钢包括0％～0.10％的C(碳)，0.20％～0.50％的Si(硅)，0.40％～0.60％的Mn(锰)，0％～0.018％的P(磷)，0％～0.005％的S(硫)，1.8％～2.0％的Cr(铬)，0％～0.3％的Ni(镍)，0.30％～0.50％的Mo(钼)，0.04％～0.08％的Al(铝)，0.08％～
0.12％的V(钒)，0.04％～0.08％的Nb(铌)，0％～0.20％的Cu(铜)，0.005％～0.03％的稀土(本实施例中，稀土的含量优选为0.01％)，余量为Fe(铁)和不可避免的杂质。
0.12％的V(钒)，0.04％～0.08％的Nb(铌)，0％～0.20％的Cu(铜)，0.005％～0.03％的稀土(本实施例中，稀土的含量优选为0.01％)，余量为Fe(铁)和不可避免的杂质。
[0026] 本发明实施例中，按质量份计，耐腐蚀稀土合金钢包括0％～0.08％的C，0.25％～0.45％的Si，0.42％～0.55％的Mn，0％～0.014％的P，0％～0.0035％的S，
1.82％～1.98％的Cr，0％～0.2％的Ni，0.32％～0.48％的Mo，0.05％～0.07％的Al，
0.09％～0.11％的V，0.05％～0.07％的Nb，0％～0.15％的Cu，0.007％～0.020％的稀土，余量为Fe和不可避免的杂质。
1.82％～1.98％的Cr，0％～0.2％的Ni，0.32％～0.48％的Mo，0.05％～0.07％的Al，
0.09％～0.11％的V，0.05％～0.07％的Nb，0％～0.15％的Cu，0.007％～0.020％的稀土，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0027] 本发明实施例中，按质量份计，耐腐蚀稀土合金钢包括0％～0.05％的C，0.30％～0.40％的Si，0.45％～0.52％的Mn，0％～0.012％的P，0％～0.003％的S，
1.85％～1.95％的Cr，0％～0.15％的Ni，0.35％～0.45％的Mo，0.055％～0.65％的Al，
0.095％～0.105％的V，0.055％～0.065％的Nb，0％～0.10％的Cu，0.008％～0.015％的稀土，余量为Fe和不可避免的杂质。
1.85％～1.95％的Cr，0％～0.15％的Ni，0.35％～0.45％的Mo，0.055％～0.65％的Al，
0.095％～0.105％的V，0.055％～0.065％的Nb，0％～0.10％的Cu，0.008％～0.015％的稀土，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0028] 本发明实施例中的稀土包括的20％～40％La(镧)、40％～50％的Ce(铈)、15％～20％的Nd(钕)和1％～5％的Pr(镨)。
[0029] 本发明实施例中，稀土包括30％的La、48％的Ce、19％的Nd和3％的Pr。
[0030] 本发明实施例中稀土合金钢的制备方法如下：
[0032] S2：将钢液转移至炉外精炼包进行LF炉外精炼和真空脱气，脱气后向钢中加入铝至钢中铝的含量为0.05％～0.08％，再加入稀土保持小氩气搅拌15min以上,调整钢包中C的含量为0％～0.10％、Si的含量为0.20％～0.50％、Mn的含量为0.40％～0.60％，P的含量0％～0.018％，S的含量0％～0.005％，Cr的含量为1.8％～2.0％，Ni的含量0％～0.3％，Mo的含量为0.30％～0.50％，Al的含量为0.04～0.08％，V的含量为0.08～
0.12％，Nb的含量为0.04～0.08％，Cu的含量0％～0.2％。
0.12％，Nb的含量为0.04～0.08％，Cu的含量0％～0.2％。
[0033] S3：吊包浇铸模铸得到电极坯，将电极坯进行电渣重熔，得到稀土合金钢电渣钢锭，将电渣钢锭热加工、粗加工后得到近成品，将近成品经温度为950±10℃正火处理后进行700±10℃回火处理，再经精加工得到稀土合金钢成品。
[0034] 参见图1所示，稀土合金钢成品的组织为稳定的铁素体+索氏体组织，图中，白色为铁素体组织，不存在对硫化氢应力腐蚀开裂和氢致开裂有较大影响的马氏体组织，进而增加稀土合金钢成品的抗硫化氢应力腐蚀能力。
[0035] 采用上述方法制得的稀土合金钢，其抗拉强度为540～565MPa，屈服强度为380～390MPa，断面收缩率为63％～65％，断后伸长率为31％～32％，晶粒度大于6级，非金属杂质的总和小于4.0。
[0036] 本发明实施例中合金钢中碳的含量为0％～0.10％，由于碳含量为0.08％～0.25％时，合金钢的耐硫化物腐蚀性较高，若碳含量高于0.25％后，随着合金钢中碳含量的增加，合金钢不仅容易发生氢蚀，而且可焊性较差，本发明实施例中合金钢的碳含量为控制在0.10％以下，该合金钢不仅能够耐硫化物腐蚀，而且可焊性较好。
[0037] 本发明实施例中Mn的含量为0.40％～0.60％，由于锰元素是一种易偏析的元素，控制锰含量是避免合金钢在硫化物腐蚀开裂的有效途径，当偏析区的Mn、C含量达到一定比例时，在钢材生产和设备焊接过程中，容易产生出马氏体相。马氏体相的硬度较高，会降低设备抗硫化物应力腐蚀的能力；同时，合金钢中锰的含量为0.40％～0.60％时，锰能与合金钢中的硫反应生产硫化锰，排出合金钢体系。同时，合金钢在脱氧时，含量为0.40％～0.60％的锰，能够形成良好的脱氧组织，促进合金钢脱氧，而起积极作用。
[0038] 本发明实施例中Cr的含量为1.8％～2.0％，Cr的熔点为1903℃，本身具有较好的抗蠕变性能，合金钢中Cr的含量为1.8％～2.0％时，该合金钢具有较好的抗蠕变性能，当合金钢中Cr的含量低于1.8％、或者高于2.0％时，其抗蠕变性能均低于Cr含量为1.8％～2.0％的合金钢。
[0039] 铬、铝、硅和稀土元素能提高耐热钢的抗氧化性能。
[0040] 本发明实施例中Mo的含量为0.30％～0.50％，Mo的熔点为2625℃，是一种难熔金属，Mo加入合金钢后，能够缩小γ-Fe相区、扩大α-Fe相区的合金元素(γ-Fe、α-Fe均为铁单质晶体的不同构型)，能提高抗氢能力和抗硫化氢开裂性能、提高耐热钢的热强性，显著抑制铁的自扩散，提高固溶体的再结晶温度。在Mo的含量较低合金耐热钢中，Mo的作用是强化固溶件及形成性质优异的细小的碳化物相。Mo的抗硫化氢开裂效果相当于铬的4倍，Mo的含量为0.3％～0.5％时，不仅具有较好的抗硫化氢开裂性能，而且使用成本较低。
[0041] Al的含量为0.04％～0.08％，由于Al是合金钢中的主要脱氧元素，Al在奥氏体中的最大溶解度为0.6％，Al溶入奥氏体后仅能微弱地增大淬透性；当合金钢中Al的含量偏高时，会造成合金钢中夹杂增多，进而降低合金钢的韧性、淬硬性和抗硫化氢腐蚀性能。合金钢中Al的含量为0.04％～0.08％时，Al能够完全融入奥氏体中，不仅能够增大奥氏体的淬透性，而且保持合金钢的抗硫化氢腐蚀性能。
[0042] Ni是促使合金钢形成稳定奥氏体组织的主要元素，能够使得铁碳合金冷却时自奥氏体中开始析出F的临界温度最低，同时，使得冷裂纹敏感系数的增加最小。Ni的含量0％～0.3％时，能够与合金钢中的Ni与Nb、V共存，使合金钢的相变温度降低，促使细小沉淀物的形成，降低合金钢炼制成本。Ni的含量0％～0.3％，能够防止Ni含量过高导致的吸氢，进而能够有效降低合金钢的硫化物破裂敏感性。
[0044] Nb能够细化合金钢的正火和退火的主要组织铁素体，增加高温铁素体的变形抗力，轧制时夹杂物的变形(尤其是MnS的变形)，随着铌含量的增加，MnS的长宽比增大，HIC(抗氢致裂纹)的敏感性增大。铌含量小于0.037％时，Nb(CN)粒子非常细小，此时HIC裂纹主要出现在细长的MnS顶部，减少了铁素体组织的不均匀性，有效提高钢抗硫化物腐蚀的性能。
[0045] V是钢的优良脱氧剂，钒可细化铁素体晶粒，提高合金钢的强度和韧性。钒能够与碳形成碳化物，在高温高压的条件下，碳化物能够提高抗氢腐蚀能力，提高渗碳体(铁碳合金按亚稳定平衡系统凝固和冷却转变时析出的Fe3C型碳化物)的熔点、硬度和耐磨性。V的含量过高时，容易使合金钢的焊接部位产生脆性，因此V的含量不能过高，控制在0.08％～0.12％。
[0046] Cu在钢中能够形成保护膜，保护膜能够阻碍氢原子向钢中扩散，进而提高钢的抗氢致开裂性能；铜含量过高时，热加工时合金钢容易产生热脆，因此铜的含量不能过高，控制0.2％以下。
[0047] 稀土能够细化晶粒，在控制轧制下，适量的稀土可使轧制态钢为粒状贝氏体组织。在奥氏体区，稀土使碳化铌析出的孕育期延长，使动态再结晶的开始及终了时间间隔加大。
稀土与低熔点的杂质砷、锑等化合成高熔点化合物溶于铁素体中，净化晶界，进而减少界面缺陷，有助于减轻硫化氢腐蚀。稀土还有极好的除硫性。
稀土与低熔点的杂质砷、锑等化合成高熔点化合物溶于铁素体中，净化晶界，进而减少界面缺陷，有助于减轻硫化氢腐蚀。稀土还有极好的除硫性。
[0048] 钢中加入稀土，可以置换钢中存在的硅酸盐、氧化铝、铝盐酸以及硫化锰等夹杂物中的氧和硫，形成稀土化合物，稀土化合物在热加工时不易变形，仍然保持细小的球形或纺锤形，较均匀地分布在钢中，消除了原先存在的沿钢材轧制方向分布的呈条状MnS等夹杂，实现对夹杂物形态的有效控制。
[0049] 稀土对夹杂物的变性作用随含量的增加有一个渐变的过程。钢中含有少量稀土，在钢材上就能观察到变粗、变短了的含稀土的MnS，随稀土成份继续增加，含球状的稀土硫化物逐渐增多，并伴有小球状RES等夹杂物，当钢中稀土达到一定值时，长条状MnS夹杂物便完全消失，约90％以上的MnS夹杂物可以变为细小的球形或仿锤形颗粒，较均匀分布，可以克服细长条MnS夹杂所产生的方向性，克服焊接热影响区的层状撕裂。稀土夹杂物的热膨胀系数和钢的近似，可以避免钢材热加工冷却时在夹杂物周围产生较大的附加应力，提高了钢的疲劳强度。稀土能抑制钢中奥氏体晶粒长大，细小的球形稀土夹杂物对晶界有钉扎作用，可阻碍晶界的迁移，从而抑制晶粒长大。
[0050] 本发明实施例中，稀土包括20％～40％的La、40％～50％的Ce，15％～20％的Nd和1％～5％的Pr，能够有效控制夹杂物形的态，抑制钢中奥氏体晶粒长大，使得到的稀土合金钢的晶粒比较均匀，性能比较好。
[0051] S、P：硫和磷都是钢中的有害元素，本实施例中S≤0.005％，P≤0.018％，能够提高稀土合金钢的耐腐蚀性。
[0052] 下面，通过7个实施例对本发明作详细说明：
[0053] 参见表1所示，为组分不同的稀土合金钢。
[0054] 表1，实施例1、2、3、4、5、6、7中各组分的含量
[0055]
[0056] 参见表2所示，采用实施例1的配方得到的稀土合金钢的屈服强度为390MPa，抗拉强度为540MPa，断面收缩率为65％，断后伸长率为32％。
[0057] 采用实施例2的配方得到的稀土合金钢的屈服强度为380MPa，抗拉强度为565MPa，断面收缩率为63％，断后伸长率为31％。
[0058] 表2，实施例1、2制成的合金钢的力学性能
[0059]
[0060] 参见表3所示，试样1为牌号为15Cr2AlMo稀土的钢材，试样2为牌为Q245R的钢材，试样3为牌号为304的不锈钢，试样4为本发明实施例中合成的钢材(以下简称为2
RE300)。表3中，平均腐蚀率的单位为mg/cm.h。
RE300)。表3中，平均腐蚀率的单位为mg/cm.h。
[0061] 表3 本发明实施例与其他材料均匀腐蚀性能的对比
[0062]
[0063] 在35℃的条件下，将试样1、2、3和RE300分别放入浓度为6％的三氯化铁溶液中，2
存放24h进行全浸腐蚀，得到RE300的平均腐蚀率为2.36mg/cm.h，低于其他所有的试样。
存放24h进行全浸腐蚀，得到RE300的平均腐蚀率为2.36mg/cm.h，低于其他所有的试样。
[0064] 在155℃的条件下，将稀土合金钢放入浓度为45％的MgCl2溶液中，进行72h的沸腾全浸腐蚀试验后取出，得到表面光滑，稀土合金钢的表面没有出现坑蚀、刀状腐蚀等形2
态，为均匀腐蚀，测量得到RE300在MgCl2中的平均腐蚀率为0.062mg/cm .h，低于试样1、2，RE300具有较好的耐氯离子应力腐蚀能力。
态，为均匀腐蚀，测量得到RE300在MgCl2中的平均腐蚀率为0.062mg/cm .h，低于试样1、2，RE300具有较好的耐氯离子应力腐蚀能力。
[0065] 在温度为70℃、浓度为50％的H2SO4体系中，RE300的腐蚀速率低于样品1、2、3。
[0066] 在温度为80℃、浓度为3％的HCl体系中，温度为100℃、浓度为1000ppm的H2S体系中，RE300的腐蚀速率低于试样1、2、3。在H2S体系中，虽然RE300的腐蚀速率高于不锈钢304，但是，不锈钢304的成本较高，耐硫酸腐蚀和三氯化铁腐蚀能力较差，同时存在应力腐蚀危害，由于石油和化工原料的成分比较复杂，通常含有硫化物、氢、湿硫化氢和氯离子，若石化设备用钢被其中任意一种成分腐蚀，会导致设备损坏，因此，需要选用能够防止任意一种成分腐蚀的钢材制备石化设备用钢，本发明实施例中的RE300能够满足上述要求，因此，RE300能够用于制备能够长期使用的石化设备用钢，延长石化设备的使用寿命，降低石化设备的使用成本。
[0067] HIC试验按照GB/T8650-2006《管线钢和压力容器用钢抗氢致开裂评定方法》执行，试验介质为硫化氢饱和的5％冰乙酸+5％氯化钠水溶液。SSCC(硫化氢应力腐蚀开裂)试验按照GB/T4157-2006《金属在硫化氢环境中抗特殊形式环境开裂实验室试验》执行，试验介质为硫化氢饱和的5％冰乙酸+5％氯化钠水溶液。
[0068] 表4，本发明实施例的钢板与其他材料抗硫化氢腐蚀性能对比
[0069]
[0070] 参见表4所示，试样5、6、7分别对应厚度为12mm、24mm、30mm的RE300钢板，试样8和试样9为厚度为20、钢种级别分别为Q245R、Q345R的抗硫化氢腐蚀钢板。
[0071] 试样5、6、7在制造过程中，均采用正火和回火的工艺，HIC测试结果为：未出现氢鼓泡情况，裂纹长度率、裂纹厚度率和裂纹敏感率均为0％；SSCC测试结果为320MPa。
[0072] 试样8在制造过程中，只采用正火工艺，HIC测试结果为：未出现氢鼓泡情况，裂纹长度率为3％、裂纹厚度率为1％、裂纹敏感率均为0％；SSCC测试结果为247MPa。
[0073] 试样9在制造过程中，只采用正火工艺，HIC测试结果为：未出现氢鼓泡情况，裂纹长度率为5％、裂纹厚度率为2％、裂纹敏感率均为2％；SSCC测试结果为247MPa。
[0074] 试样5、6、7的HIC和SSCC结果均优于试样8、9，因此，本发明实施例的钢板不仅抗氢致开裂能力较强、而且抗硫化氢应力腐蚀开裂能力较强。
[0075] 表5，本发明实施例的钢板与其他材料中夹杂物及晶粒度对比
[0076]
[0077] 参见表5所示，试样5、6、7中仅含有少量的A类和B类夹杂物，不含C类、D类和DS类夹杂物，且晶粒度均为9级。
[0078] 试样8、9的晶粒度均为8级，小于9。试样8、9中的A类和B类的夹杂物含量均大于试样5、6、7，且试样8中含有C类、D类和DS类夹杂物，试样9中含有C类夹杂物。
[0079] 表6 本发明实施例的钢板与其他材料的拉伸、冲击性能对比
[0080]
[0081] 参见表6所示，厚度为20mm的RE300钢板在常温下的抗拉强度为540Mpa，450℃条件下的抗拉强度为427Mpa，屈服强度为400Mpa，伸长率为32％，0℃下的冲击功为230J，-30℃下的冲击功为192J，硬度值为143HB。
[0082] RE300钢板与厚度均为20mm、钢种级别分别为Q245R、Q345R的抗硫化氢腐蚀钢板，中温压力容器钢板15CrMoR相比，RE300在常温下的抗拉强度、450℃条件下的抗拉强度较高；同时，RE300的抗冲击荷载能力较强。
[0083] 表7，本发明实施例的钢管与其他材料的拉伸、冲击性能对比
[0084]
[0085] 参见表7所示，换热器专用无缝钢管08Cr2AlMo的常温抗拉强度为470Mpa、屈服强度为325Mpa、450℃下抗拉强度为326Mpa、伸长率为31％、0℃下的冲击功为93J、-30℃下的冲击功为42J，硬度值为112HB。
[0086] 无缝钢管10(HSC)的常温抗拉强度为421Mpa、屈服强度为317Mpa、450℃下抗拉强度为265Mpa、伸长率为32％、0℃下的冲击功为82J、-30℃下的冲击功为38J，硬度值为118HB。
[0087] 本发明实施例的RE300钢管，其常温抗拉强度为618Mpa，高于08Cr2AlMo和10(HSC)的30％；RE300钢管在450℃下抗拉强度为453Mpa，高于08Cr2AlMo和10(HSC)的
50％。
50％。
[0088] RE300钢管的伸长率为34.5％，高于08Cr2AlMo和10(HSC)的伸长率，RE300钢管的变形适应性较好。
[0089] RE300钢管在0℃下的冲击功为228J、-30℃下的冲击功为205J，远高于换热器专用无缝钢管08Cr2AlMo及无缝钢管10(HSC)的相应值，因此RE300钢管的低温冲击韧性远高于换热器专用无缝钢管08Cr2AlMo及无缝钢管10(HSC)。
[0090] RE300钢管的硬度值为148HB，高于换热器专用无缝钢管08Cr2AlMo及无缝钢管10(HSC)，因此，RE300钢管的耐磨性较好。
[0091] 本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
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