[發明專利]一種鎳鉻合金與碳鋼復合板及其生產方法

無效

• 申請號: 201410715576.6
• 申請日: 2014-11-29
• 公開（公告）號: CN104525611A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 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
• 申請（專利權）人: 首鋼總公司
• 主分類號: B21C37/02
• 分類號: B21C37/02;C22C38/06;C22C30/02;C22C38/50;C22C38/48;C22C38/46;C22C38/42;C22C38/40;C22C38/28;C22C38/26;C22C38/24;C22C38/20;C22
• 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，特別是涉及一種Incoloy?825鎳鉻合金與碳鋼X60MS復合板及其生產方法，適用于制造輸送耐蝕性石油、天然氣的鋼管。

背景技術

目前的石油管線的材質一般為不具備較強耐蝕性能的低碳鋼，如API?5L《美國石油管道技術規范》中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，如果繼續使用普通管線鋼的話會帶來較大的質量風險。采用Incoloy?825鎳鉻合金與碳鋼復合板為油氣輸送材質有著顯著的優勢，由于其既具有鎳鉻合金的耐腐蝕性，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。使用鎳鉻合金+碳鋼復合板的鋼管是以鎳鉻合金做內襯，以碳鋼為基材，鋼管兼具鎳鉻合金和碳鋼的優點，在綜合性能上(尤其是耐蝕性和強度)大大優于單一的鎳鉻合金或碳鋼，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鎳鉻合金與碳鋼復合板及其生產方法，鋼級為Incoloy?825+X60MS。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。

本發明所述的復合板是將冶煉好的X60MS和825鎳鉻合金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，鋼坯為對稱復合，上下兩層為X60MS材質的碳鋼，中間兩層為825鎳鉻合金，在碳鋼與825鎳鉻合金之間加入鎳箔或不加入鎳箔，在825鎳鉻合金與825鎳鉻合金之間加入阻焊劑(阻焊劑為液態隔離劑，成分為MgO和Al₂O₃。)；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。

所述的的鎳箔厚分別為0.05mm、0.10mm；所述真空處理的真空度達到10^-2Pa。

本發明的復合板中：基材X60MS滿足API5L《美國石油管線技術規范》要求，本發明重量百分含量為：C：0.03～0.07％，Si：0.01～0.40％，Mn：1.00～1.40％，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Incoloy?825鎳鉻合金成分0.03≤C≤0.05％,19.5≤Cr≤23.5％,38.0≤Ni≤46.0％,0.10≤Si≤0.50％,Mn≤1.0％,0.60≤Ti≤1.20％,1.5≤Cu≤3％,2≤Mo≤4％,其余為Fe。

本發明鋼板生產工藝及控制的技術參數為：

(1)將冶煉好的X60MS和Incoloy?825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，按照圖1所示進行鋼坯組坯，鋼坯為對稱復合，上下兩層為X60MS材質的碳鋼，中間兩層為鎳鉻合金，在碳鋼與鎳鉻合金之間可選擇加入不同厚度的鎳箔或不添加助焊劑，在鎳鉻合金與鎳鉻合金之間加入阻焊劑。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，真空度達到10^-3Pa。

所述復合板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825鎳鉻合金以及X60MS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。

(2)粗軋開軋溫度控制在1150～1250℃，單道次壓下率在10～30％；中間坯待溫厚度50～100mm；精軋開軋溫度控制在950～1050℃；終軋溫度控制在750～900℃；

(3)入水溫度控制在700～800℃，冷速10～20℃/S,終冷溫度500～600℃。

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。不同厚度鎳箔的選擇對鋼板的復合效果影響較大，其作用為阻止Cr或碳元素的擴散形成Cr的碳化物析出。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，以及鎳鉻合金以及碳鋼X60MS各自本身的各項性能要求，因此需要獨特的TMCP工藝的設計。