隨著石油化工、能源、航空航天工業的發展，新工藝、新技術、新設備不斷涌現。新技術和新設備的開發促進了低溫壓力容器用鋼的發展，同時隨著國內冶煉、軋制和熱處理技術的不斷進步，低溫壓力容器用鋼在品種系列和實物水平上均得到大幅提高。本文敘述了我國中低溫壓力容器用鋼的開發現狀，客觀地評價了鋼板的實物質量，并提出今后的發展趨勢。

典型低溫壓力容器用鋼板開發現狀

1、低溫C-Mn鋼低溫C-Mn鋼在各國承壓設備中用量較大，使用時間長，制造工藝成熟穩定。典型鋼種有國標GB3531中的16MnDR、15MnNiDR、15MnNiNbDR，美標中的ASTM A662/A662M、ASTM A516/516M、ASTM A612/612M，歐標EN10028-3中的P275NL1/NL2、P355NL1/NL2、P460NL1/NL2，EN10028-5中的P355ML1/NL2、P420ML1/NL2、P460ML1/NL2等，目前國內各大鋼廠都具備生產低溫C-Mn鋼的能力，但是特厚板生產方面河鋼舞鋼、興澄特鋼的實物質量優良并且工程業績較多，同時國產品種實物質量已經達到了國外鋼廠同類品種的實物水平。

2、低溫調質高強鋼我國的低溫壓力容器用調質高強鋼于20世紀80年代初期開始研制。當時主要參照日本低焊接裂紋敏感性高強鋼（CF鋼）技術路線， 在C-Si-Mn低合金鋼基礎上添加微量合金元素，經調質熱處理得到調質高強鋼板，在球罐和儲罐等壓力容器產品制造中替代進口鋼板，并成功應用于多個重大工程項目建設，較好地滿足了我國大型壓力容器產品的制造需求。典型鋼種有國標GB19189中的07MnNiVDR、07MnNiMoDR、日標JISG3115中的12MnNiVR，國產品種實物質量已經達到了國外鋼廠同類品種的實物水平。

3、Ni系低溫鋼隨著我國經濟的高速發展， 國內石油、化工等能源行業需要大量低溫用鋼來制造各種液化石油氣、液氨、液氧、液氮的生產及存儲設備。目前能源行業-70~-196℃條件下使用的材料多為Ni系低溫鋼， Ni含量在0.5%-9%之間。我國低溫壓力容器用鋼今后的發展趨勢隨著全球范圍內能源及資源需求的日益增長， 對于低溫壓力容器用鋼而言，實現鋼材的減量化、低成本化和系列化、通過使鋼板具有特定的性能， 使其在服役條件下的安全性能得到提高成為鋼鐵行業的重要發展方向。同時，適用于更低溫度壓力容器用鋼的開發也是一個重要的發展方向。

1、減量化Ni的合金化成本占Ni系低溫鋼成本的比重很大， 而且Ni價波動很大， 因此 通過合理的化學成分設計和先進的控軋控冷工藝， 在不降低性能的前提下， 實現減Ni化鋼板的開發是低溫壓力容器用鋼的一個重要發展方向。日本采用7%Ni鋼及合適的TMCP工藝相結合來實現要求的殘余奧氏體含量并細化組織， 使7%Ni鋼板的韌性和耐低溫斷裂性能達到9%Ni的水平，可替代9%Ni鋼用于LNG儲罐，日本已實現工程應用，建造了大型LNG儲罐，牌號也納入JIS和ASME標準。國內南鋼開展7%Ni鋼的研發工作，并于2019年3月通過了全國鍋爐壓力容器標準化委員會評審 ，南鋼成功開發的7Ni鋼綜合性能已達到9%Ni鋼水平，并可用于建造低溫壓力容器，但還沒有工程應用，同時河鋼舞鋼、興澄特鋼都相繼開展了7%Ni鋼的研發工作。

2、系列化高強化歐標EN10028-6中有適用于使用溫度-40℃/-60℃的不同強度級別的低溫調質高強鋼，但是國標中僅有屈服強度490MPa溫壓力容器用鋼，隨大型高參數氧氣球罐、天然氣球罐等壓力容器產品的需求與日俱增， 對壓力容器用低合金調質高強度鋼板也提出了更高強度、更優綜合性能的技術要求。合肥通用機械研究院聯合武漢鋼鐵集團公司、湘潭鋼鐵集團有限公司等單位開展了690MPa低合金調質高強鋼的研發工作，采用微合金化處理技術，成功開發出高強度高韌性WDL690D/CF690鋼板，為10000m3天然氣球罐等壓力容器產品的國產化和輕量化奠定了基礎，但到目前為止一直未納入標準。隨著石油工業的發展，石油產品的深度加工日益受到重視，原料油經過加熱、裂化、焦化、裂解、加氫等反應，把裂化、裂解氣中的烯烴分離出來，用于合成各種化工產品，而裂解產物的分離法中“深冷分離"應用廣泛，因此在設備中，聚乙烯裝置中所用低溫鋼溫度區間-45～-120℃，大部分正是5%Ni鋼使用溫度范圍，目前低溫壓力容器鋼國標中沒有5%Ni，國外的ASME、ASTM、JIS、EN等均有從低Ni到高Ni的全系列標準，同時眾多船級社標準中均有相對應的鋼種如ABS中A645/5%Ni、DNV中NV5Ni、CCS中的5%Ni、GL中的X2Ni5/5%Ni、LR中的5%Ni、BV中的5%Ni 等等，而國內低溫壓力容器標準中Ni系鋼只有0.5%Ni/3.5Ni%和9%Ni鋼的國家標準，標準的缺失限制了國產Ni系低溫鋼的發展與應用，應盡快對國內外低溫壓力容器用材料進行比較研究， 依據使用溫度和含Ni量的不同， 盡快實現Ni系低溫鋼品種系列化。

3、低成本化研究表明，高錳奧氏體低溫鋼的低溫韌性、耐疲勞性、耐腐蝕性等性能與目前廣泛應用的9%Ni鋼相當，但其塑性遠優于9%Ni鋼（約為9%Ni 鋼的3倍），這對于提高LNG設施安全性具有重要意義。另外金屬錳的價格僅為鎳價格的1/10左右，采用高錳鋼可大幅降低材料制造成本。目前高錳奧氏體低溫壓力容器鋼標準和規范有韓國標準KS D3031-2014、美國標準ASTM A1106-2017，國內鋼企河鋼舞鋼、首鋼和東北大學先后在中國標準化研究院備案了壓力容器用高錳奧氏體低溫鋼標準。

4、安全化目前日本JFE采用超級在線加速冷卻系統生產的9%Ni鋼， 其常規力學性能與傳統9%Ni鋼 （軋制后淬火-回火工藝） 相當， 但抑制裂紋擴展性卻得到顯著提高， JFE新開發的9%Ni鋼在低使用溫度-196℃時仍具有良好的止裂性能， 可滿足對安全性的更高要求。

5、超低溫化超低溫液化儲氫就是利用低溫將氫氣冷凝成液體，其儲氫密度約為70g/L，大幅高于高壓壓縮氣體儲氫密度（約為39g/L，70MPa）。因此，超低溫液化儲氫的體積密度遠高于高壓儲氫。但多級壓縮冷卻能耗巨大。另外，對儲罐的絕熱性能要求苛刻，因此，低溫儲氫罐的設計制造及材料的選擇一直存在成本高昂的難題。目前韓國浦項、河鋼舞鋼和中船第725所均開展了低溫儲氫用鋼的研究工作。