[發明專利]一種不銹鋼與碳鋼復合鋼板及其生產方法

無效

• 申請號: 201410709542.6
• 申請日: 2014-11-29
• 公開（公告）號: CN104441822A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 李家鼎;王小勇;孫啟昆;諶鐵強;李少坡;張海;丁文華;王海寶;隋鶴龍;白學軍;劉建明
• 申請（專利權）人: 首鋼總公司
• 主分類號: B32B15/01
• 分類號: B32B15/01;C21D8/02;B21B1/38;B21B37/74;B21B47/00
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發明屬于金屬復合板生產技術領域，涉及一種不銹鋼與碳鋼鋼板及其生產方法，適用于制造輸送耐蝕性石油、天然氣的鋼管。

背景技術

目前的石油管道的材質一般為低碳鋼，如API?B-X80等鋼級，但是隨著未來腐蝕性油氣以及海洋油氣的開發，一般碳鋼無法滿足其耐蝕性要求，如果繼續使用一般管線鋼的話會帶來較大的質量風險。采用不銹鋼與碳鋼復合板為油氣輸送材質有著顯著的優勢，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度和韌性，可以大大降低管道腐蝕開裂的風險。使用不銹鋼復合板的鋼管是以不銹鋼做內襯，以碳鋼為基材，鋼管兼具不銹鋼和碳鋼的優點，在綜合性能上(尤其是耐蝕性和強度)大大優于單一的不銹鋼或碳鋼，具有很好的運用前景。

發明內容

本發明的目的在于提供一種不銹鋼與碳鋼復合鋼板及其生產方法，提高了石油管道的使用安全性，對我國的管道事業發展具有重大意義。

本發明的復合鋼板是鋼坯對稱復合，上下兩層為X60材質的碳鋼，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；然后對鋼坯進行四邊焊接封邊，利用機械泵進行抽真空處理；

本發明的鋼板成分：基材X60滿足API5L《美國石油管線鋼規范》要求，本發明重量百分含量為：C：0.03～0.07％，Si：0.01～0.40％，Mn：1.00～1.70％，P：≤0.015％，S：≤0.003％，Alt：0.01～0.06％，N：≤0.006％，H：≤0.0002％，余量為Fe和不可避免雜質元素，金相組織由針狀鐵素體組織組成。還可添加Nb、V、Ti、Cu、Ni、Cr微合金強化元素，Nb+V+Ti≤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和不可避免雜質元素，金相組織由針狀鐵素體組織組成。復層316L成分滿足ASTM?A240M-05標準《用于壓力容器和一般用途的鉻和鉻鎳不銹鋼板、薄板和帶鋼的標準規范》要求，重量百分含量為即C≤0.03％,Mn≤2.0％,Si≤0.75％,此外還含有Cr,Ni,Mo等增加耐腐蝕性合金元素。

所述的助焊劑化學成分：Si?3～10％，其余為Cr、Ni、Fe,熔點950～1100℃，真空度達到10^-3Pa。所述的阻焊劑為在兩塊不銹鋼之間刷涂液態隔離劑，成分為MgO和Al₂O₃。

本發明鋼板生產工藝及控制的技術參數為：

除保證復合界面結合強度和探傷性能外，其TMCP工藝的設計需要同時保證316L不銹鋼以及X60管線鋼各自的性能要求，工藝參數控制點需要通過大量的實驗才能獲得。其TMCP工藝特點為：

(1)將冶煉好的X60和316L鋼坯分別進行開坯軋制，軋到設計的中間坯尺寸；然后對鋼坯進行表面拋磨處理，進行鋼坯組坯，鋼坯為對稱復合，上下兩層為X60材質的碳鋼，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。然后對鋼坯進行四邊焊接封邊，利用機械泵進行抽真空處理，真空度達到10^-3Pa。

(2)粗軋開軋溫度控制在1100～1200℃，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℃；終軋溫度控制在850～1000℃；

(3)入水溫度控制在800～950℃，冷速10～35℃/S,終冷溫度400～650℃。

本發明的316L+X60復合鋼板：其復合界面的剪切強度在可達到500MPa，探傷可達到GB/T?8165《不銹鋼復合鋼板和鋼帶》標準結合率1級要求，即100％結合。同時保證316L奧氏體不銹鋼和X60管線鋼的各項性能要求，即不銹鋼抗拉強度達到520MPa,延伸率A50.8達到60％，X60抗拉強度達到600MPa,-20℃沖擊功達到300-400J，-10℃DWTT剪切面積大于85％。

本發明內容的構成要點立足于以下認識：鋼坯結合面的氧化鐵皮清理效果對于鋼板的復合效果影響有較大的影響，高真空要求，為滿足鋼坯復合的要求真空度達到10^-3Pa的高真空要求。不同助焊劑的選擇對鋼板的復合效果影響較大，軋制過程軋鋼工藝的設計需要考慮同時保證兩塊鋼板復合界面的剪切強度，以及不銹鋼316L，以及碳鋼X60各自本身的各項性能要求，因此需要獨特的TMCP工藝的設計。