秦 亚，席静静

(江苏沙钢集团有限公司，江苏 张家港215625)

SA516Gr70属于中温、低温压力容器用碳钢板，执行美国ASME标准，类似于国标中的Q345R(牌号后加N，表明其交货状态为正火)，广泛应用于石油、化工、电站、锅炉等行业，用于制作各类压力容器。压力容器的大型化、使用环境恶劣化，使用户对钢板的要求越来越苛刻[1-4]。

近年来，压力容器设计和制造单位对压力容器用钢板的要求越来越高，除了交货态性能之外，还要求钢厂提供模拟焊后热处理(SPWHT)后的性能，对于封头用板要求模拟成形、正火及焊后热处理(SNT)后的性能[5-6]。

1 试验材料

试验材料为345级别的正火低合金钢余材板，其成分见表1。除4#钢的碳当量比技术协议要求高之外，其余均符合标准要求。试验钢的显微组织如图1所示，均为铁素体+珠光体组织。性能如表2所示，其拉伸性能和冷弯性能均满足标准要求。

表2 试验钢的力学性能

图1 试验钢1/4厚度处的组织

表1 试验钢的化学成分(wt%)

2 试验方法、结果及分析

按照技术协议规定的模拟成型加热、成型后正火热处理和模拟焊后热处理，对选取的试验钢进行热处理，具体见表3。

表3 试验钢热处理

不同热处理状态下试验钢厚度1/4处的显微组织均为铁素体+珠光体组织。不同成分的钢板经第一道模拟成型正火后，与成品板相比晶粒尺寸均明显变大；再经一次正火热处理及模拟焊后热处理后，晶粒尺寸没有明显变化；钢板只经过一次模拟焊后热处理后，晶粒尺寸与成品板相比没有明显变化。图2为3#试验钢的显微组织。

图2 3#试验钢的显微组织

不同热处理状态下试验钢的力学性能见表4所示。不同状态下，试验钢的冲击韧性变化不大。强度较成品板相比，均有所降低，其中，1SNT#、4SNT#、4SPWHT#试验钢抗拉强度低于标准下限要求；2#和3#试验钢在不同状态下的力学性能均满足标准要求。

表4 试验钢的力学性能

对不同状态下试验钢与成品钢板的强度差值进行计算，得出S(模拟成形)、SN(模拟成形、正火)、SNT(模拟成形、正火及焊后热处理)和SPWHT(模拟焊后热处理)四种状态下钢板强度降幅的变化情况，如图3所示。

图3 试验钢不同状态下强度降幅的变化情况

可以看出，不同状态下的强度降幅随碳当量增加逐步减少，即：碳当量低的试验钢，强度降幅较大；碳当量高的试验钢，强度降幅较小。

对于壳体用钢板，后续只经过SPWHT工序时，预留的强度余量需≥35MPa；对于封头用板，要求模拟成形、正火及焊后热处理(SNT)后的性能时，预留的强度余量需≥40MPa。

所以，生产此批合同时，不能采用低碳当量的1#成分，因强度降幅较大；不能采用碳当量较高的4#成分，因碳当量大于技术协议要求；采用2#与3#成分较合适，且现场生产时，需控制强度余量≥40MPa。

3 结论

(1)不同状态下的强度降幅随碳当量增加逐步减少，即：碳当量低的试验钢，强度降幅较大；碳当量高的试验钢，强度降幅较小。(2)对于壳体用钢板，后续只经过SPWHT工序时，预留的强度余量需≥35MPa；对于封头用板，要求模拟成形、正火及焊后热处理(SNT)后的性能时，预留的强度余量需≥40MPa。(3)采用3#成分进行批量生产，强度余量为40-65MPa。