一种强韧性能的碳钢与不锈钢复合钢板及生产方法技术

一种强韧性能的碳钢与不锈钢复合钢板，属于金属复合板生产技术领域。碳钢为基材，满足API5L《美国石油管线钢规范》要求；316L不锈钢为复层，成分满足ASTM A240M-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，助焊剂为BNi系钎焊料；阻焊剂为氧化镁与氧化铝的混合物。工艺包括钢坯组坯、加热、粗轧、精轧、热处理。优点在于，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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属复合板生产
，特别设及一种强初性能的碳钢与不诱钢复 合钢板及生产方法。适用于制造输送耐蚀性石油、天然气的钢管。
技术介绍
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W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。采用不诱钢与碳钢复合板为油气输送材质有着显著的优势，由 于其既具有不诱钢材料耐腐蚀性，又具有一般管线钢材料的强度和初性，可W大大降低管 道腐蚀开裂的风险。使用不诱钢复合板的钢管是W不诱钢做内衬，W碳钢为基材，钢管兼具 不诱钢和碳钢的优点，在综合性能上（尤其是耐蚀性和强度）大大优于单一的不诱钢或碳 钢，具有很好的运用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种强初性能的碳钢与不诱钢复合钢板及生产方法，解决 了耐蚀性和强度不能很好兼具的问题。钢级为31化巧60,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。 一种强初性能的碳钢与不诱钢复合钢板，碳钢1为基材，基材X60满足API5L《美 国石油管线钢规范》要求，按重量百分含量为；C;0. 03~0. 10%，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%，余量为化和不可避免杂质元素，金相组织由针状铁素体组织组成。31化不诱 钢3为复层，复层成分满足ASTMA240M-05标准《用于压力容器和一般用途的铭和铭镶不 诱钢板、薄板和带钢的标准规范》要求，其中，按重量百分含量；C《0. 03%Mn《2. 0%，， Si《0. 75%，此外还含有化、Ni、Mo等增加耐腐蚀性合金元素。助焊剂2为BNi系纤焊料， 其中Si含量3~7wt%之间，其余为化、NiJe等，烙点950~1050°C，增加基材和复层之 间的复合强度。阻焊剂4为氧化儀与氧化侣的混合物，起到防止两层不诱钢层复合的作用。 [000引碳钢1中可W添加佩、V、Ti、Cu、Ni、Cr微合金强化元素，Nb+V+Ti《0. 15wt% ; 化；0. 00 ~0. 30wt%、Ni;0. 00 ~0. 30wt%、Cr;0. 00 ~0. 30wt% 中选择的 1 ~3 种。 一种强初性能的碳钢与不诱钢复合钢板的生产方法，具体工艺步骤及参数如下： 1、将冶炼好的碳钢1和31化不诱钢3钢巧分别进行开巧轴制，轴到设计的中间巧 尺寸，中间巧厚度100-150mm;然后对钢巧进行表面抛磨处理；再进行钢巧组巧，钢巧为对 称复合，上下两层为碳钢1，中间两层为31化不诱钢3,在碳钢1与31化不诱钢3之间加入 助焊剂2或不添加助焊剂；在两层31化不诱钢3之间加入阻焊剂4。然后对钢巧进行四边 焊接封边，利用机械累进行抽真空处理，真空度达到1(T中a;[000引 2、加热温度控制在1160~1220°C，在炉时间为1. 1-1. 4t分钟，t为复合钢巧厚 度。温度在400°C~800°C区间时，需要缓慢升温。 3、粗轴开轴温度控制在1100~1200°C，单道次压下率在15~30%，第一道次压 下量> 35mm;中间巧厚度100~140mm;精轴开轴温度控制在1000~1100°C;终轴温度控 制在 950 ~1050°C; 4、钢板轴后空冷，下线堆冷；[001U 5、正火+水冷热处理，正火温度860~930C,保温时间5-lOmin,水冷后温度 300~500°C，冷却速度20~35°C/s。为了满足冷速要求，复合板采取单层入炉，头尾焊接l-2m碳钢作为导板，防止复合板变形后撞击漉道和水冷设备。泽火机关闭高压段，仅开启低 压段，通过控制漉道速度满足水冷后温度和冷速的要求。 本
技术实现思路
的构成要点立足于W下认识：钢巧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，为满足钢巧复合的要求真空度达到1〇可3 的高真空要求。助焊剂的选择对钢板的复合效果影响较大，轴制过程轴钢工艺的设计需要 考虑同时保证两块钢板复合界面的剪切强度，W及不诱钢316以碳钢X60各自本身的各项 性能要求，因此采取直轴加热处理水冷的独特工艺设计。 本专利技术的优点在于，所述的31化巧60钢板，其复合界面的剪切强度在350MPaW 上，探伤达到GB/T8165《不诱钢复合钢板和钢带》标准结合率1级要求，即100%结合。316L 不诱钢抗拉强度达到550MPa，延伸率A50. 8达到40%，X60抗拉强度达到580MPa，-20°C冲 击功达到300-400J，-10°CDWIT剪切面积大于85%。具有非常优良的强初性性能W及抗氨 致开裂性能，使得原油输送管的使用安全性得到提高。【附图说明】 图1为本专利技术的钢巧组巧示意图。其中，碳钢1、助焊剂2、31化不诱钢3、阻焊剂 4。 图2为复合板的金相组织图。【具体实施方式】 实施例1 本实验碳钢1为基材，基材X60化学成分C;0. 03~0. 10%，Si;0. 01~0.40%， Mn;1. 00 ~1. 70%，P0. 015%，S0. 003%，Alt;0. 01 ~0. 06%，N0. 006%，H; 《0. 0002%，余量为化和不可避免杂质元素，还添加佩、￥、1';[、化、化、化微合金强化元素， Nb+V+Ti《0. 15%;Cu;0. 00 ~0. 30%、Ni;0. 00 ~0. 30%、Cr;0. 00 ~0. 30% 中选择的 1~3种。其余为化和不可避免杂质元素。[001引实际化学成分（wt% )如表1所示： 表1实施例1实际化学成分 复层31化不诱钢3成分满足ASTMA240M-05标准《用于压力容器和一 般用途的铭和铭镶不诱钢板、薄板和带钢的标准规范》要求，重量百分含量为即 C《0. 03%，Mn《2. 0%，Si《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. 5)X1800X12000mm(厚度X宽度X长度），其中碳钢1厚度为20mm， 31化不诱钢3厚度为3. 5mm。 生产工艺包括钢巧组巧、加热、粗轴、精轴、热处理，具体为：[002引 （1)将按化学成分设计冶炼好的钢巧进行开巧轴制；碳钢1钢巧厚度140mm，31化 不诱钢3中间钢巧厚度28mm，利用锐床进行复合面的表面清理，碳钢1与31化不诱钢3界 面不加助焊剂，两层31化不诱钢3之间加入阻焊剂4,然后对钢巧进行四边焊接封边，利用 机械累进行抽真空处理，真空度达到10-中a。 (2)加热温度为118(TC，在炉时间为1. 3t分钟，t为复合钢巧厚度。温度由400°C 上升到800°C区间缓慢升温。[002引 做粗轴开轴温度为1160。单道次压下率在20%，第一道次压下量38mm;中间巧 厚度123mm;精轴开轴温度为1060°C;终轴温度为1010°C; (4)钢板轴后空冷，下线堆冷； (5)正火+水冷热处理，正火温度880°C，为同时满足强度和初性指标，水冷后温度 370°C，实际冷速26°C/s。为了达到冷速要求，复合板采取单层入炉，头尾焊接2m碳钢作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种强韧性能的碳钢与不锈钢复合钢板，其特征在于，碳钢(1)为基材，基材按重量百分含量为：C：0.03～0.10％，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；316L不锈钢(3)为复层，按重量百分含量：C≤0.03％Mn≤2.0％,，Si≤0.75％，还含有Cr、Ni、Mo增加耐腐蚀性合金元素；助焊剂(2)为BNi系钎焊料，其中Si含量3～7wt％之间，其余为Cr、Ni、Fe,熔点为950～1050℃，增加基材和复层之间的复合强度；阻焊剂(4)为氧化镁与氧化铝的混合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王志勇，田士平，白学军，闫智平，刘永利，董占斌，张跃飞，李群，李家鼎，王小勇，孙启昆，谌铁强，王坤，刘晓辉，郝珊，
申请(专利权)人：秦皇岛首秦金属材料有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13