一种不锈钢与碳钢复合钢板及其生产方法
【专利摘要】一种不锈钢与碳钢复合钢板及其生产方法，属于金属复合板生产【技术领域】。钢坯的组坯工艺为：将冶炼好的X60和316L钢坯分别进行开坯轧制，轧到设计的中间坯尺寸；然后对钢坯进行表面抛磨处理，钢坯为对称复合，上下两层为X60材质的碳钢，中间两层为316L不锈钢，在碳钢与不锈钢之间加入不同类型的助焊剂或不加入助焊剂，在不锈钢与不锈钢之间加入阻焊剂。然后对钢坯进行四边焊接封边，利用机械泵进行抽真空处理。优点在于，其复合界面的剪切强度在可达到500MPa，探伤可达到GB/T 8165《不锈钢复合钢板和钢带》标准结合率1级要求，即100％结合。
【专利说明】一种不锈钢与碳钢复合钢板及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属复合板生产【技术领域】，涉及一种不锈钢与碳钢钢板及其生产方 法，适用于制造输送耐蚀性石油、天然气的钢管。
【背景技术】
[0002] 目前的石油管道的材质一般为低碳钢，如APIB-X80等钢级，但是随着未来腐蚀性 油气以及海洋油气的开发，一般碳钢无法满足其耐蚀性要求，如果继续使用一般管线钢的 话会带来较大的质量风险。采用不锈钢与碳钢复合板为油气输送材质有着显著的优势，由 于其既具有不锈钢材料耐腐蚀性，又具有一般管线钢材料的强度和韧性，可以大大降低管 道腐蚀开裂的风险。使用不锈钢复合板的钢管是以不锈钢做内衬，以碳钢为基材，钢管兼具 不锈钢和碳钢的优点，在综合性能上（尤其是耐蚀性和强度）大大优于单一的不锈钢或碳 钢，具有很好的运用前景。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种不锈钢与碳钢复合钢板及其生产方法，提高了石油管 道的使用安全性，对我国的管道事业发展具有重大意义。
[0004] 本发明的复合钢板是钢坯对称复合，上下两层为X60材质的碳钢，中间两层为 316L不锈钢，在碳钢与不锈钢之间加入助焊剂或不加入助焊剂，在不锈钢与不锈钢之间加 入阻焊剂；然后对钢坯进行四边焊接封边，利用机械泵进行抽真空处理；
[0005] 本发明的钢板成分：基材X60满足API5L《美国石油管线钢规范》要求，本发明重 量百分含量为：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%，余量为Fe和不可避免 杂质元素，金相组织由针状铁素体组织组成。还可添加Nb、V、Ti、Cu、Ni、Cr微合金强化元 素，Nb+V+Ti彡 0? 15%;Cu:0? 00 ?0? 30%、Ni:0? 00 ?0? 20%、Cr:0? 00 ?0? 30% 中选择 的1?3种。其余为Fe和不可避免杂质元素，金相组织由针状铁素体组织组成。复层316L 成分满足ASTMA240M-05标准《用于压力容器和一般用途的铬和铬镍不锈钢板、薄板和带钢 的标准规范》要求，重量百分含量为即C彡0. 03%，Mn彡2. 0%，Si彡0. 75%，此外还含 有Cr,Ni,Mo等增加耐腐蚀性合金元素。
[0006] 所述的助焊剂化学成分：Si3?10%，其余为Cr、Ni、Fe，熔点950?1KKTC，真 空度达到l〇_3Pa。所述的阻焊剂为在两块不锈钢之间刷涂液态隔离剂，成分为MgO和A1203。
[0007] 本发明钢板生产工艺及控制的技术参数为：
[0008] 除保证复合界面结合强度和探伤性能外，其TMCP工艺的设计需要同时保证316L 不锈钢以及X60管线钢各自的性能要求，工艺参数控制点需要通过大量的实验才能获得。 其TMCP工艺特点为：
[0009] (1)将冶炼好的X60和316L钢坯分别进行开坯轧制，乳到设计的中间坯尺寸；然 后对钢坯进行表面抛磨处理，进行钢坯组坯，钢坯为对称复合，上下两层为X60材质的碳 钢，中间两层为316L不锈钢，在碳钢与不锈钢之间可选择加入不同类型的助焊剂或不添加 助焊剂，在不锈钢与不锈钢之间加入阻焊剂，图1为组坯示意图。然后对钢坯进行四边焊接 封边，利用机械泵进行抽真空处理，真空度达到l〇_3Pa。
[0010] (2)粗轧开轧温度控制在1100?1200°C，单道次压下率在15?30% ;中间坯待 温厚度40?80mm;精轧开轧温度控制在950?1050°C;终轧温度控制在850?1000°C;
[0011] (3)入水温度控制在800?950°C，冷速10?35°C/S，终冷温度400?650°C。
[0012] 本发明的316L+X60复合钢板：其复合界面的剪切强度在可达到500MPa，探伤可 达到GB/T8165《不锈钢复合钢板和钢带》标准结合率1级要求，即100%结合。同时保证 316L奥氏体不锈钢和X60管线钢的各项性能要求，即不锈钢抗拉强度达到520MPa，延伸率 A50. 8达到60%，X60抗拉强度达到600MPa, -20°C冲击功达到300-400J，-10°CDWTT剪切 面积大于85%。
[0013] 本
【发明内容】
的构成要点立足于以下认识：钢坯结合面的氧化铁皮清理效果对于钢 板的复合效果影响有较大的影响，高真空要求，为满足钢坯复合的要求真空度达到l〇_3Pa 的高真空要求。不同助焊剂的选择对钢板的复合效果影响较大，乳制过程轧钢工艺的设计 需要考虑同时保证两块钢板复合界面的剪切强度，以及不锈钢316L，以及碳钢X60各自本 身的各项性能要求，因此需要独特的TMCP工艺的设计。
[0014] 本发明的优点在于，所述的316L+X60钢板，其复合界面的剪切强度在450MPa以 上，探伤达到GB/T8165《不锈钢复合钢板和钢带》标准结合率1级要求，即100%结合。316L 不锈钢抗拉强度达到520MPa，延伸率A50. 8达到60%，X60抗拉强度达到600MPa，-20°C冲 击功达到300-400J，-10°CDWTT剪切面积大于85%。具有非常优良的强韧性性能以及抗氢 致开裂性能，使得原油输送管的使用安全性得到提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1为钢坯组坯示意图。
[0016] 图2为本发明的一种金相组织。
[0017]图3为本发明的另一种金相组织。
【具体实施方式】
[0018] 实施例1
[0019] 本实验钢种基材X60化学成分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 %，余量为Fe和不可避免杂质元素，还可添加Nb、V、Ti、Cu、Ni、Cr微合金强化元 素，Nb+V+Ti彡 0? 15%;Cu:0? 00 ?0? 30%、Ni:0? 00 ?0? 20%、Cr:0? 00 ?0? 30% 中选择 的1?3种。其余为Fe和不可避免杂质元素。复层316L成分满足ASTMA240M-05标准 《用于压力容器和一般用途的铬和铬镍不锈钢板、薄板和带钢的标准规范》要求，重量百分 含量为即C彡0. 03%，Mn彡2. 0%，Si彡0. 75%，此外还含有Cr，Ni，Mo等增加耐腐蚀性 合金元素。钢板规格为：（20+3)X2040X12000mm(厚度X宽度X长度），其中X60厚度为 20mm，不锈钢厚度为3mm。
[0020] 生产工艺包括钢坯组坯、加热、粗轧、精轧、水冷，具体为：
[0021] (1)将按化学成分设计冶炼好的钢坯进行开坯轧制；碳钢X60钢坯厚度120mm，不 锈钢中间钢坯厚度15?20mm，利用铣床进行复合面的表面清理，碳钢与不锈钢界面加入1# 助焊剂，其Si含量5?10%之间，其余为Cr、Ni、Fe等，熔点1000?1KKTC，不锈钢与不 锈钢之间加入阻焊剂，钢坯然后对钢坯进行四边焊接封边，利用机械泵进行抽真空处理，真 空度达到l(T3Pa。
[0022] (2)粗轧开轧温度控制在1100?1200°C，单道次压下率在15?30%冲间坯待 温厚度40?80mm;精轧开轧温度控制在950?1050°C;终轧温度控制在850?1000°C;
[0023] (3)入水温度控制在800?950°C，冷速10?35°C/S，终冷温度400?650°C。
[0024] 生产的产品性能见下表1。
[0025] 表1钢板性能
[0026]
【权利要求】
1. 一种不锈钢与碳钢复合钢板，其特征在于，钢坯为对称复合，上下两层为X60材质 的碳钢，中间两层为316L不锈钢，在碳钢与不锈钢之间加入助焊剂或不加入助焊剂，在不 锈钢与不锈钢之间加入阻焊剂，然后对钢坯进行四边焊接封边，利用机械泵进行抽真空处 理； 钢坯的组坯工艺为：将冶炼好的X60和316L钢坯分别进行开坯轧制，乳到设计的中间 坯尺寸；然后对钢坯进行表面抛磨处理； 316L+X60复合钢板的复合界面的剪切强度达到500MPa，探伤达到GB/T 8165《不锈钢 复合钢板和钢带》标准结合率1级要求，即100%结合；同时保证316L奥氏体不锈钢和X60 管线钢的各项性能要求，即不锈钢抗拉强度达到520MPa，延伸率A50. 8达到60%，X60抗拉 强度达到600MPa, -20°C冲击功达到300-400J，-10°C DWIT剪切面积大于85%。
2. 根据权利要求1所述的复合钢板，其特征在于，所述的助焊剂化学成分：Si 3? 10%，其余为〇、附46，熔点950?11001：，真空度达到10_午8;所述的阻焊剂为在两块不 锈钢之间刷涂液态隔尚剂，成分为MgO和A1203。
3. -种权利要求1所述复合钢板的生产方法，其特征在于，生产工艺及控制的技术参 数为： ⑴将冶炼好的X60和316L钢坯分别进行开坯轧制，轧到设计的中间坯尺寸；然后对 钢坯进行表面抛磨处理，钢坯为对称复合，上下两层为X60材质的碳钢，中间两层为316L不 锈钢，在碳钢与不锈钢之间选择加入助焊剂或不添加助焊剂，在不锈钢与不锈钢之间加入 阻焊剂；然后对钢坯进行四边焊接封边，利用机械泵进行抽真空处理，真空度达到l(T3Pa ; (2) 粗轧开轧温度控制在1100?1200°C，单道次压下率在15?30% ;中间坯待温厚 度40?80mm ;精轧开轧温度控制在950?1050°C ;终轧温度控制在850?1000°C ; (3) 入水温度控制在800?950°C，冷速10?35°C /S，终冷温度400?650°C。
【文档编号】B21B47/00GK104441822SQ201410709542
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月29日 优先权日:2014年11月29日
【发明者】李家鼎, 王小勇, 孙启昆, 谌铁强, 李少坡, 张海, 丁文华, 王海宝, 隋鹤龙, 白学军, 刘建明 申请人:首钢总公司