高塑韧性的高锰钢焊接封头及其制备方法和应用与流程

本申请属于冶金，尤其涉及一种高塑韧性的高锰钢焊接封头及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着全球对清洁能源需求的上升，液化天然气(lng)的运输需求显著增加。lng需要在163℃的极低温下储存和运输，因此对材料的低温性能要求极高。传统lng储罐材料如9％镍钢、铝合金和不锈钢虽然具备良好的低温性能，但存在成本高、资源有限等问题。特别是镍资源稀缺且价格波动大，促使行业寻找替代材料。高锰钢在极低温下表现出优异的韧性、强度和加工性能，且锰资源丰富、成本较低，成为替代传统材料的理想选择。

2、lng罐车对lng储运用钢材焊接接头的塑性、冲击韧性与弯曲性能均提出了严格要求，然而现有的钢种难以满足lng罐车的严格要求，需要开发合适的焊后热处理工艺来改善焊接接头的性能，从而满足lng罐车的需求。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种高塑韧性的高锰钢焊接封头及其制备方法和应用，采用该制备方法制得的高锰钢焊接封头具有优异的塑性、冲击韧性与弯曲性能。

2、第一方面，本申请实施例提供一种改善高锰钢焊接封头塑韧性的制备方法，包括：提供高锰钢板，其中，高锰钢板以质量百分数计包括如下化学成分：c：0.35%~0.55%，mn：22.5%~25.5%，si：0.10%~0.40%，cr：3.00%~4.00%，p≤0.02%，s≤0.005%，cu：0.30%~0.70%，b:≤0.005%，n: ≤0.05%，余量为fe和不可避免的杂质；对多块高锰钢板进行焊接、拼接，得到拼焊封头毛坯；对拼焊封头毛坯进行冷压处理，得到冷压成型的焊接封头；对冷压成型的焊接封头进行水韧处理，得到高塑韧性的高锰钢焊接封头；其中，水韧处理包括对冷压成型的焊接封头进行加热、保温处理，得到保温焊接封头，对保温焊接封头进行冷却处理，得到高塑韧性的高锰钢焊接封头。

3、根据本申请第一方面的实施例，对冷压成型的焊接封头进行加热、保温处理，得到保温焊接封头的过程中，加热的温度为850℃~900℃；保温的时间为（1.4h+15）min，其中h为冷压成型的焊接封头的厚度，单位为mm。

4、根据本申请第一方面的实施例，对保温焊接封头进行冷却处理，得到高塑韧性的高锰钢焊接封头的过程中，冷却处理包括将保温焊接封头从加热温度850℃~900℃转移至水温小于或等于30℃的冷却水池中；优选地，转移时间为0~30s。

5、根据本申请第一方面的实施例，对拼焊封头毛坯进行冷压处理，得到冷压成型的焊接封头的步骤前，还包括对拼焊封头毛坯进行第一表面清理的步骤，第一表面清理包括清除拼焊封头毛坯表面的氧化铁皮与灰尘；和/或，对拼焊封头毛坯进行冷压处理，得到冷压成型的焊接封头的步骤后，还包括对冷压成型的焊接封头进行第二表面清理的步骤，第二表面清理包括清除冷压成型的焊接封头表面和内部的氧化铁皮与灰尘。

6、根据本申请第一方面的实施例，对冷压成型的焊接封头进行加热、保温处理，得到保温焊接封头的步骤前，还包括在冷压成型的焊接封头表面涂覆抗氧化涂层的步骤；优选地，抗氧化涂层的厚度为50μm~80μm。

7、根据本申请第一方面的实施例，对冷压成型的焊接封头进行水韧处理，得到高塑韧性的高锰钢焊接封头的步骤后，还包括后处理的步骤，后处理包括清除高塑韧性的高锰钢焊接封头表面和/或内部的水渍、氧化铁皮与灰尘。

8、第二方面，本申请提供一种高塑韧性的高锰钢焊接封头，由上述制备方法制备得到。

9、根据本申请第二方面的实施例，高锰钢焊接封头的微观组织为全奥氏体组织。

10、根据本申请第二方面的实施例，高锰钢焊接封头的力学性能满足以下条件中的至少一项：高锰钢焊接封头在25℃下的抗拉强度rm≥660mpa；和/或，高锰钢焊接封头在25℃下的断后延伸率a≥25%；和/或，高锰钢焊接封头在-196℃下的kv2冲击功≥34j；和/或，高锰钢焊接封头按照gb/t 232进行180°弯曲试验后，试样受拉表面无裂纹。

11、第三方面，本申请提供一种高塑韧性的高锰钢焊接封头在制备lng运输罐中的应用。

12、本申请实施例的改善高锰钢焊接封头塑韧性的制备方法，包括对多块高锰钢板进行焊接、拼接，得到拼焊封头毛坯；对拼焊封头毛坯进行冷压处理，得到冷压成型的焊接封头；对冷压成型的焊接封头进行水韧处理，得到高塑韧性的高锰钢焊接封头；水韧处理包括对冷压成型的焊接封头进行加热、保温处理，得到保温焊接封头，对保温焊接封头进行冷却处理，得到高锰钢焊接封头。由上述方法制备得到的高锰钢焊接封头，其塑性与低温韧性获得明显提升，完全满足中国国家船级社（ccs）《高锰奥氏体低温钢应用指南》中对接头强度、低温冲击功及弯曲性能的标准要求，最终获得兼具高塑性、高冲击韧性和优异弯曲性能的lng罐用高锰钢焊接封头。

1.一种改善高锰钢焊接封头塑韧性的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述对所述冷压成型的焊接封头进行加热、保温处理，得到保温焊接封头的过程中，

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述对所述保温焊接封头进行冷却处理，得到高塑韧性的高锰钢焊接封头的过程中，

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述对所述拼焊封头毛坯进行冷压处理，得到冷压成型的焊接封头的步骤前，还包括对所述拼焊封头毛坯进行第一表面清理的步骤，所述第一表面清理包括清除所述拼焊封头毛坯表面的氧化铁皮与灰尘；和/或，

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述对所述冷压成型的焊接封头进行加热、保温处理，得到保温焊接封头的步骤前，还包括在所述冷压成型的焊接封头表面涂覆抗氧化涂层的步骤；

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述对所述冷压成型的焊接封头进行水韧处理，得到高塑韧性的高锰钢焊接封头的步骤后，还包括后处理的步骤，所述后处理包括清除所述高塑韧性的高锰钢焊接封头表面和/或内部的水渍、氧化铁皮与灰尘。

7.一种高塑韧性的高锰钢焊接封头，其特征在于，所述高锰钢焊接封头由权利要求1-6任一项所述的制备方法制备得到。

8.根据权利要求7所述的高塑韧性的高锰钢焊接封头，其特征在于，所述高锰钢焊接封头的微观组织为全奥氏体组织。

9.根据权利要求7~8任一项所述的高塑韧性的高锰钢焊接封头，其特征在于，所述高锰钢焊接封头的力学性能满足以下条件中的至少一项：

10.权利要求7~9任一项所述的高塑韧性的高锰钢焊接封头在制备lng运输罐中的应用。