一種不銹鋼與碳鋼復(fù)合鋼板及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】一種不銹鋼與碳鋼復(fù)合鋼板及其生產(chǎn)方法，屬于金屬?gòu)?fù)合板生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】。鋼坯的組坯工藝為：將冶煉好的X60和316L鋼坯分別進(jìn)行開坯軋制，軋到設(shè)計(jì)的中間坯尺寸；然后對(duì)鋼坯進(jìn)行表面拋磨處理，鋼坯為對(duì)稱復(fù)合，上下兩層為X60材質(zhì)的碳鋼，中間兩層為316L不銹鋼，在碳鋼與不銹鋼之間加入不同類型的助焊劑或不加入助焊劑，在不銹鋼與不銹鋼之間加入阻焊劑。然后對(duì)鋼坯進(jìn)行四邊焊接封邊，利用機(jī)械泵進(jìn)行抽真空處理。優(yōu)點(diǎn)在于，其復(fù)合界面的剪切強(qiáng)度在可達(dá)到500MPa，探傷可達(dá)到GB/T 8165《不銹鋼復(fù)合鋼板和鋼帶》標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合率1級(jí)要求，即100％結(jié)合。
【專利說明】一種不銹鋼與碳鋼復(fù)合鋼板及其生產(chǎn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬?gòu)?fù)合板生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種不銹鋼與碳鋼鋼板及其生產(chǎn)方 法，適用于制造輸送耐蝕性石油、天然氣的鋼管。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前的石油管道的材質(zhì)一般為低碳鋼，如APIB-X80等鋼級(jí)，但是隨著未來腐蝕性 油氣以及海洋油氣的開發(fā)，一般碳鋼無法滿足其耐蝕性要求，如果繼續(xù)使用一般管線鋼的 話會(huì)帶來較大的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。采用不銹鋼與碳鋼復(fù)合板為油氣輸送材質(zhì)有著顯著的優(yōu)勢(shì)，由 于其既具有不銹鋼材料耐腐蝕性，又具有一般管線鋼材料的強(qiáng)度和韌性，可以大大降低管 道腐蝕開裂的風(fēng)險(xiǎn)。使用不銹鋼復(fù)合板的鋼管是以不銹鋼做內(nèi)襯，以碳鋼為基材，鋼管兼具 不銹鋼和碳鋼的優(yōu)點(diǎn)，在綜合性能上（尤其是耐蝕性和強(qiáng)度）大大優(yōu)于單一的不銹鋼或碳 鋼，具有很好的運(yùn)用前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種不銹鋼與碳鋼復(fù)合鋼板及其生產(chǎn)方法，提高了石油管 道的使用安全性，對(duì)我國(guó)的管道事業(yè)發(fā)展具有重大意義。
[0004] 本發(fā)明的復(fù)合鋼板是鋼坯對(duì)稱復(fù)合，上下兩層為X60材質(zhì)的碳鋼，中間兩層為 316L不銹鋼，在碳鋼與不銹鋼之間加入助焊劑或不加入助焊劑，在不銹鋼與不銹鋼之間加 入阻焊劑；然后對(duì)鋼坯進(jìn)行四邊焊接封邊，利用機(jī)械泵進(jìn)行抽真空處理；
[0005] 本發(fā)明的鋼板成分：基材X60滿足API5L《美國(guó)石油管線鋼規(guī)范》要求，本發(fā)明重 量百分含量為：C:0? 03 ?0? 07%，Si:0? 01 ?0? 40%，Mn:1. 00 ?1. 70%，P:彡 0? 015%， S:彡 0? 003%，Alt:0? 01 ?0? 06%，N:彡 0? 006%，H:彡 0? 0002%，余量為Fe和不可避免 雜質(zhì)元素，金相組織由針狀鐵素體組織組成。還可添加Nb、V、Ti、Cu、Ni、Cr微合金強(qiáng)化元 素，Nb+V+Ti彡 0? 15%;Cu:0? 00 ?0? 30%、Ni:0? 00 ?0? 20%、Cr:0? 00 ?0? 30% 中選擇 的1?3種。其余為Fe和不可避免雜質(zhì)元素，金相組織由針狀鐵素體組織組成。復(fù)層316L 成分滿足ASTMA240M-05標(biāo)準(zhǔn)《用于壓力容器和一般用途的鉻和鉻鎳不銹鋼板、薄板和帶鋼 的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》要求，重量百分含量為即C彡0. 03%，Mn彡2. 0%，Si彡0. 75%，此外還含 有Cr,Ni,Mo等增加耐腐蝕性合金元素。
[0006] 所述的助焊劑化學(xué)成分：Si3?10%，其余為Cr、Ni、Fe，熔點(diǎn)950?1KKTC，真 空度達(dá)到l〇_3Pa。所述的阻焊劑為在兩塊不銹鋼之間刷涂液態(tài)隔離劑，成分為MgO和A1203。
[0007] 本發(fā)明鋼板生產(chǎn)工藝及控制的技術(shù)參數(shù)為：
[0008] 除保證復(fù)合界面結(jié)合強(qiáng)度和探傷性能外，其TMCP工藝的設(shè)計(jì)需要同時(shí)保證316L 不銹鋼以及X60管線鋼各自的性能要求，工藝參數(shù)控制點(diǎn)需要通過大量的實(shí)驗(yàn)才能獲得。 其TMCP工藝特點(diǎn)為：
[0009] (1)將冶煉好的X60和316L鋼坯分別進(jìn)行開坯軋制，乳到設(shè)計(jì)的中間坯尺寸；然 后對(duì)鋼坯進(jìn)行表面拋磨處理，進(jìn)行鋼坯組坯，鋼坯為對(duì)稱復(fù)合，上下兩層為X60材質(zhì)的碳 鋼，中間兩層為316L不銹鋼，在碳鋼與不銹鋼之間可選擇加入不同類型的助焊劑或不添加 助焊劑，在不銹鋼與不銹鋼之間加入阻焊劑，圖1為組坯示意圖。然后對(duì)鋼坯進(jìn)行四邊焊接 封邊，利用機(jī)械泵進(jìn)行抽真空處理，真空度達(dá)到l〇_3Pa。
[0010] (2)粗軋開軋溫度控制在1100?1200°C，單道次壓下率在15?30% ;中間坯待 溫厚度40?80mm;精軋開軋溫度控制在950?1050°C;終軋溫度控制在850?1000°C;
[0011] (3)入水溫度控制在800?950°C，冷速10?35°C/S，終冷溫度400?650°C。
[0012] 本發(fā)明的316L+X60復(fù)合鋼板：其復(fù)合界面的剪切強(qiáng)度在可達(dá)到500MPa，探傷可 達(dá)到GB/T8165《不銹鋼復(fù)合鋼板和鋼帶》標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合率1級(jí)要求，即100%結(jié)合。同時(shí)保證 316L奧氏體不銹鋼和X60管線鋼的各項(xiàng)性能要求，即不銹鋼抗拉強(qiáng)度達(dá)到520MPa，延伸率 A50. 8達(dá)到60%，X60抗拉強(qiáng)度達(dá)到600MPa, -20°C沖擊功達(dá)到300-400J，-10°CDWTT剪切 面積大于85%。
[0013] 本
【發(fā)明內(nèi)容】
的構(gòu)成要點(diǎn)立足于以下認(rèn)識(shí)：鋼坯結(jié)合面的氧化鐵皮清理效果對(duì)于鋼 板的復(fù)合效果影響有較大的影響，高真空要求，為滿足鋼坯復(fù)合的要求真空度達(dá)到l〇_3Pa 的高真空要求。不同助焊劑的選擇對(duì)鋼板的復(fù)合效果影響較大，乳制過程軋鋼工藝的設(shè)計(jì) 需要考慮同時(shí)保證兩塊鋼板復(fù)合界面的剪切強(qiáng)度，以及不銹鋼316L，以及碳鋼X60各自本 身的各項(xiàng)性能要求，因此需要獨(dú)特的TMCP工藝的設(shè)計(jì)。
[0014] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，所述的316L+X60鋼板，其復(fù)合界面的剪切強(qiáng)度在450MPa以 上，探傷達(dá)到GB/T8165《不銹鋼復(fù)合鋼板和鋼帶》標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合率1級(jí)要求，即100%結(jié)合。316L 不銹鋼抗拉強(qiáng)度達(dá)到520MPa，延伸率A50. 8達(dá)到60%，X60抗拉強(qiáng)度達(dá)到600MPa，-20°C沖 擊功達(dá)到300-400J，-10°CDWTT剪切面積大于85%。具有非常優(yōu)良的強(qiáng)韌性性能以及抗氫 致開裂性能，使得原油輸送管的使用安全性得到提高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為鋼坯組坯示意圖。
[0016] 圖2為本發(fā)明的一種金相組織。
[0017]圖3為本發(fā)明的另一種金相組織。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 實(shí)施例1
[0019] 本實(shí)驗(yàn)鋼種基材X60化學(xué)成分C:0. 03?0. 07 %，Si:0. 01?0. 40 %，Mn: 1. 00 ?1. 70 %，P:彡 0? 015 %，S:彡 0? 003 %，Alt:0? 01 ?0? 06 %，N:彡 0? 006 %，H: 彡0. 0002 %，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)元素，還可添加Nb、V、Ti、Cu、Ni、Cr微合金強(qiáng)化元 素，Nb+V+Ti彡 0? 15%;Cu:0? 00 ?0? 30%、Ni:0? 00 ?0? 20%、Cr:0? 00 ?0? 30% 中選擇 的1?3種。其余為Fe和不可避免雜質(zhì)元素。復(fù)層316L成分滿足ASTMA240M-05標(biāo)準(zhǔn) 《用于壓力容器和一般用途的鉻和鉻鎳不銹鋼板、薄板和帶鋼的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》要求，重量百分 含量為即C彡0. 03%，Mn彡2. 0%，Si彡0. 75%，此外還含有Cr，Ni，Mo等增加耐腐蝕性 合金元素。鋼板規(guī)格為：（20+3)X2040X12000mm(厚度X寬度X長(zhǎng)度），其中X60厚度為 20mm，不銹鋼厚度為3mm。
[0020] 生產(chǎn)工藝包括鋼坯組坯、加熱、粗軋、精軋、水冷，具體為：
[0021] (1)將按化學(xué)成分設(shè)計(jì)冶煉好的鋼坯進(jìn)行開坯軋制；碳鋼X60鋼坯厚度120mm，不 銹鋼中間鋼坯厚度15?20mm，利用銑床進(jìn)行復(fù)合面的表面清理，碳鋼與不銹鋼界面加入1# 助焊劑，其Si含量5?10%之間，其余為Cr、Ni、Fe等，熔點(diǎn)1000?1KKTC，不銹鋼與不 銹鋼之間加入阻焊劑，鋼坯然后對(duì)鋼坯進(jìn)行四邊焊接封邊，利用機(jī)械泵進(jìn)行抽真空處理，真 空度達(dá)到l(T3Pa。
[0022] (2)粗軋開軋溫度控制在1100?1200°C，單道次壓下率在15?30%沖間坯待 溫厚度40?80mm;精軋開軋溫度控制在950?1050°C;終軋溫度控制在850?1000°C;
[0023] (3)入水溫度控制在800?950°C，冷速10?35°C/S，終冷溫度400?650°C。
[0024] 生產(chǎn)的產(chǎn)品性能見下表1。
[0025] 表1鋼板性能
[0026]

【權(quán)利要求】
1. 一種不銹鋼與碳鋼復(fù)合鋼板，其特征在于，鋼坯為對(duì)稱復(fù)合，上下兩層為X60材質(zhì) 的碳鋼，中間兩層為316L不銹鋼，在碳鋼與不銹鋼之間加入助焊劑或不加入助焊劑，在不 銹鋼與不銹鋼之間加入阻焊劑，然后對(duì)鋼坯進(jìn)行四邊焊接封邊，利用機(jī)械泵進(jìn)行抽真空處 理； 鋼坯的組坯工藝為：將冶煉好的X60和316L鋼坯分別進(jìn)行開坯軋制，乳到設(shè)計(jì)的中間 坯尺寸；然后對(duì)鋼坯進(jìn)行表面拋磨處理； 316L+X60復(fù)合鋼板的復(fù)合界面的剪切強(qiáng)度達(dá)到500MPa，探傷達(dá)到GB/T 8165《不銹鋼 復(fù)合鋼板和鋼帶》標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合率1級(jí)要求，即100%結(jié)合；同時(shí)保證316L奧氏體不銹鋼和X60 管線鋼的各項(xiàng)性能要求，即不銹鋼抗拉強(qiáng)度達(dá)到520MPa，延伸率A50. 8達(dá)到60%，X60抗拉 強(qiáng)度達(dá)到600MPa, -20°C沖擊功達(dá)到300-400J，-10°C DWIT剪切面積大于85%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合鋼板，其特征在于，所述的助焊劑化學(xué)成分：Si 3? 10%，其余為〇、附46，熔點(diǎn)950?11001：，真空度達(dá)到10_午8;所述的阻焊劑為在兩塊不 銹鋼之間刷涂液態(tài)隔尚劑，成分為MgO和A1203。
3. -種權(quán)利要求1所述復(fù)合鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，生產(chǎn)工藝及控制的技術(shù)參 數(shù)為： ⑴將冶煉好的X60和316L鋼坯分別進(jìn)行開坯軋制，軋到設(shè)計(jì)的中間坯尺寸；然后對(duì) 鋼坯進(jìn)行表面拋磨處理，鋼坯為對(duì)稱復(fù)合，上下兩層為X60材質(zhì)的碳鋼，中間兩層為316L不 銹鋼，在碳鋼與不銹鋼之間選擇加入助焊劑或不添加助焊劑，在不銹鋼與不銹鋼之間加入 阻焊劑；然后對(duì)鋼坯進(jìn)行四邊焊接封邊，利用機(jī)械泵進(jìn)行抽真空處理，真空度達(dá)到l(T3Pa ; (2) 粗軋開軋溫度控制在1100?1200°C，單道次壓下率在15?30% ;中間坯待溫厚 度40?80mm ;精軋開軋溫度控制在950?1050°C ;終軋溫度控制在850?1000°C ; (3) 入水溫度控制在800?950°C，冷速10?35°C /S，終冷溫度400?650°C。
【文檔編號(hào)】B21B47/00GK104441822SQ201410709542
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月29日
【發(fā)明者】李家鼎, 王小勇, 孫啟昆, 諶鐵強(qiáng), 李少坡, 張海, 丁文華, 王海寶, 隋鶴龍, 白學(xué)軍, 劉建明 申請(qǐng)人:首鋼總公司