国产石油储罐用钢板工艺性能分析研究

论文摘要

为了加快我国战略石油储备基地的建设,需要建造单台储存容积在10万立方米以上的大型浮顶油罐,而迄今为止,我国建造的石油储罐基本上采用日本进口钢板,其价格昂贵且不能保证供货时间。所以,国家发改委力主石油储罐用钢板的国产化,由于石油储罐用钢板需要达到100KJ/cm的大线能量焊接要求,工业生产难度较大,诸多工艺技术尚有待于研究开发。本文结合东北大学-首钢秦皇岛金属材料有限公司4300mm宽厚板研发中心对石油储罐用钢板的研究开发,就试制钢板的焊接等工艺性能进行了系统的研究分析。论文主要工作如下：（1）采用工业试制的石油储罐用轧态钢板,通过调质处理试验,研究分析不同的热处理参数对试验钢组织和力学性能的影响规律,确定出合适的热处理工艺为：40mm钢板采用930℃×30min淬火+660℃×60min回火；21mm钢板采用920℃×30min淬火+650℃×60min回火,为工业热处理制度的确定提供了依据。（2）利用焊接热模拟试验,研究分析不同焊接线能量对试验钢板组织和性能的影响规律后发现,针状铁素体是制约试验钢大线能量焊接性能的主要因素。结果表明：40mm钢板不具有大线能量焊接性能；21mm钢板在模拟线能量为80KJ/cm时,仍具有合格的性能。（3）利用实验室的双丝埋弧焊设备,对试验钢采取大线能量焊接试验,通过对焊缝和热影响区的组织和性能分析,找出各合金元素对焊接性能的影响规律。结果表明：21mm钢板在实际线能量为66KJ/cm时,各项性能符合标准要求。（4）采用斜Y型坡口焊接裂纹试验方法,对21mm钢板进行了抗冷裂纹试验。结果表明：在选定的预热和缓冷措施下,试验钢具有很好的抗冷裂性能。（5）选用日本和宝钢的同类钢板,按照上述（3）、（4）、（5）中相同的试验方法,与试验钢的试验结果进行了系列对比分析。发现试验钢的焊接热影响区冲击韧性较低。进而从化学成分、冶炼工艺、轧制工艺、热处理工艺、大线能量焊接等几方面提出改进措施,对再次进行工业试制具有重要的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外的发展及现状
• 1.2.1 国外大型石油储罐钢板的发展及现状
• 1.2.2 国内大型原油储罐钢板的发展和现状
• 1.2.2.1 国内钢厂石油储罐钢板的开发状况
• 1.2.2.2 大型油罐建设焊材研制状况
• 1.2.2.3 焊接中存在的问题
• 1.3 原油储罐钢板的性能及其特点
• 1.3.1 原油储罐钢板的组织及性能特征
• 1.3.2 原油储罐钢板的特点
• 1.3.2.1 成分特点
• 1.3.2.2 工艺特点
• 1.4 原油储罐钢板的大线能量焊接发展趋势
• 1.5 本文研究的内容、目的和意义
• 1.5.1 本文研究的目的和意义
• 1.5.2 本文研究的主要内容
• 第二章 新开发的原油储罐钢板工业试验
• 2.1 前言
• 2.2 工业试验条件
• 2.2.1 试验钢的化学成分及坯料、成品规格
• 2.2.2 试验钢的生产工艺
• 2.2.3 试验钢的主要工艺参数
• 2.3 试验结果分析与讨论
• 2.3.1 试验钢轧态的力学性能
• 2.3.2 试验钢回火后的组织和性能
• 2.3.2.1 40mm钢板的组织和性能
• 2.3.2.2 21mm钢板的组织和性能
• 2.4 本章小结
• 第三章 大线能量焊接的组织性能研究
• 3.1 前言
• 3.2 焊接性试验
• 3.2.1 试验方案
• 3.2.1.1 试验材料
• 3.2.1.2 焊接方法
• 3.2.2 试验结果
• 3.2.2.1 开发钢焊接试板的无损检测
• 3.2.2.2 开发钢的焊后拉伸性能
• 3.2.2.3 开发钢的焊后弯曲性能
• 3.2.2.4 开发钢的焊后冲击韧性
• 3.2.2.5 开发钢的焊后金相组织
• 3.2.3 小结
• 3.3 焊接热模拟试验
• 3.3.1 实验方案
• 3.3.2 试验结果
• 3.2.2.1 热模拟得到的温度-时间曲线
• 3.2.2.2 焊接热模拟试验结果
• 3.3.3 小结
• 3.4 焊接裂纹敏感性试验
• 3.4.1 实验方案
• 3.4.2 试验结果
• 3.4.3 小结
• 3.5 本章小结
• 第四章 试验钢与同类钢板的焊接性能对比
• 4.1 前言
• 4.2 日本JFE生产的原油储罐钢板SPV490Q的性能
• 4.2.1 化学成分
• 4.2.2 力学性能
• 4.2.3 焊接试验及结果
• 4.2.3.1 焊接性试验
• 4.2.3.2 焊接热模拟试验
• 4.2.3.3 焊接裂纹敏感性试验
• 4.3 上海宝钢生产的原油储罐钢板08MNNIVR的性能
• 4.3.1 化学成分
• 4.3.2 力学性能
• 4.3.3 焊接试验及结果
• 4.3.3.1 焊接性试验
• 4.3.3.2 焊接热模拟试验
• 4.3.3.3 焊接裂纹敏感性试验
• 4.4 三种钢板的对比分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢