一種強(qiáng)韌性能的碳鋼與不銹鋼復(fù)合鋼板及生產(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，特別設(shè)及一種強(qiáng)初性能的碳鋼與不誘鋼復(fù) 合鋼板及生產(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(lái)腐蝕性 油氣W及海洋油氣的開(kāi)發(fā)，一般碳鋼無(wú)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(lái)較大的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。采用不誘鋼與碳鋼復(fù)合板為油氣輸送材質(zhì)有著顯著的優(yōu)勢(shì)，由 于其既具有不誘鋼材料耐腐蝕性，又具有一般管線鋼材料的強(qiáng)度和初性，可W大大降低管 道腐蝕開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)。使用不誘鋼復(fù)合板的鋼管是W不誘鋼做內(nèi)襯，W碳鋼為基材，鋼管兼具 不誘鋼和碳鋼的優(yōu)點(diǎn)，在綜合性能上（尤其是耐蝕性和強(qiáng)度）大大優(yōu)于單一的不誘鋼或碳 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強(qiáng)初性能的碳鋼與不誘鋼復(fù)合鋼板及生產(chǎn)方法，解決 了耐蝕性和強(qiáng)度不能很好兼具的問(wèn)題。鋼級(jí)為31化巧60,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] 一種強(qiáng)初性能的碳鋼與不誘鋼復(fù)合鋼板，碳鋼1為基材，基材X60滿足API5L《美 國(guó)石油管線鋼規(guī)范》要求，按重量百分含量為；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%，余量為化和不可避免雜質(zhì)元素，金相組織由針狀鐵素體組織組成。31化不誘 鋼3為復(fù)層，復(fù)層成分滿足ASTMA240M-05標(biāo)準(zhǔn)《用于壓力容器和一般用途的銘和銘鑲不 誘鋼板、薄板和帶鋼的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》要求，其中，按重量百分含量；C《0. 03%Mn《2. 0%，， Si《0. 75%，此外還含有化、Ni、Mo等增加耐腐蝕性合金元素。助焊劑2為BNi系纖焊料， 其中Si含量3~7wt%之間，其余為化、NiJe等，烙點(diǎn)950~1050°C，增加基材和復(fù)層之 間的復(fù)合強(qiáng)度。阻焊劑4為氧化儀與氧化侶的混合物，起到防止兩層不誘鋼層復(fù)合的作用。 [000引碳鋼1中可W添加佩、V、Ti、Cu、Ni、Cr微合金強(qiáng)化元素，Nb+V+Ti《0. 15wt% ; 化；0. 00 ~0. 30wt%、Ni;0. 00 ~0. 30wt%、Cr;0. 00 ~0. 30wt% 中選擇的 1 ~3 種。
[0006] 一種強(qiáng)初性能的碳鋼與不誘鋼復(fù)合鋼板的生產(chǎn)方法，具體工藝步驟及參數(shù)如下：
[0007] 1、將冶煉好的碳鋼1和31化不誘鋼3鋼巧分別進(jìn)行開(kāi)巧軸制，軸到設(shè)計(jì)的中間巧 尺寸，中間巧厚度100-150mm;然后對(duì)鋼巧進(jìn)行表面拋磨處理；再進(jìn)行鋼巧組巧，鋼巧為對(duì) 稱復(fù)合，上下兩層為碳鋼1，中間兩層為31化不誘鋼3,在碳鋼1與31化不誘鋼3之間加入 助焊劑2或不添加助焊劑；在兩層31化不誘鋼3之間加入阻焊劑4。然后對(duì)鋼巧進(jìn)行四邊 焊接封邊，利用機(jī)械累進(jìn)行抽真空處理，真空度達(dá)到1(T中a;
[000引 2、加熱溫度控制在1160~1220°C，在爐時(shí)間為1. 1-1. 4t分鐘，t為復(fù)合鋼巧厚 度。溫度在400°C~800°C區(qū)間時(shí)，需要緩慢升溫。
[0009] 3、粗軸開(kāi)軸溫度控制在1100~1200°C，單道次壓下率在15~30%，第一道次壓 下量> 35mm;中間巧厚度100~140mm;精軸開(kāi)軸溫度控制在1000~1100°C;終軸溫度控 制在 950 ~1050°C;
[0010] 4、鋼板軸后空冷，下線堆冷；
[001U 5、正火+水冷熱處理，正火溫度860~930C,保溫時(shí)間5-lOmin,水冷后溫度 300~500°C，冷卻速度20~35°C/s。為了滿足冷速要求，復(fù)合板采取單層入爐，頭尾焊接l-2m碳鋼作為導(dǎo)板，防止復(fù)合板變形后撞擊漉道和水冷設(shè)備。澤火機(jī)關(guān)閉高壓段，僅開(kāi)啟低 壓段，通過(guò)控制漉道速度滿足水冷后溫度和冷速的要求。
[0012] 本
【發(fā)明內(nèi)容】
的構(gòu)成要點(diǎn)立足于W下認(rèn)識(shí)：鋼巧結(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，為滿足鋼巧復(fù)合的要求真空度達(dá)到1〇可3 的高真空要求。助焊劑的選擇對(duì)鋼板的復(fù)合效果影響較大，軸制過(guò)程軸鋼工藝的設(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，W及不誘鋼316以碳鋼X60各自本身的各項(xiàng) 性能要求，因此采取直軸加熱處理水冷的獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)。
[0013] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，所述的31化巧60鋼板，其復(fù)合界面的剪切強(qiáng)度在350MPaW 上，探傷達(dá)到GB/T8165《不誘鋼復(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 不誘鋼抗拉強(qiáng)度達(dá)到550MPa，延伸率A50. 8達(dá)到40%，X60抗拉強(qiáng)度達(dá)到580MPa，-20°C沖 擊功達(dá)到300-400J，-10°CDWIT剪切面積大于85%。具有非常優(yōu)良的強(qiáng)初性性能W及抗氨 致開(kāi)裂性能，使得原油輸送管的使用安全性得到提高。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為本發(fā)明的鋼巧組巧示意圖。其中，碳鋼1、助焊劑2、31化不誘鋼3、阻焊劑 4。
[0015] 圖2為復(fù)合板的金相組織圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 實(shí)施例1
[0017] 本實(shí)驗(yàn)碳鋼1為基材，基材X60化學(xué)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%，余量為化和不可避免雜質(zhì)元素，還添加佩、￥、1';[、化、化、化微合金強(qiáng)化元素， Nb+V+Ti《0. 15%;Cu;0. 00 ~0. 30%、Ni;0. 00 ~0. 30%、Cr;0. 00 ~0. 30% 中選擇的 1~3種。其余為化和不可避免雜質(zhì)元素。
[001引實(shí)際化學(xué)成分（wt% )如表1所示：
[0019] 表1實(shí)施例1實(shí)際化學(xué)成分
[0020]
[0021] 復(fù)層31化不誘鋼3成分滿足ASTMA240M-05標(biāo)準(zhǔn)《用于壓力容器和一 般用途的銘和銘鑲不誘鋼板、薄板和帶鋼的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》要求，重量百分含量為即 C《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。 鋼板規(guī)格為：（20+3. 5)X1800X12000mm(厚度X寬度X長(zhǎng)度），其中碳鋼1厚度為20mm， 31化不誘鋼3厚度為3. 5mm。
[0022] 生產(chǎn)工藝包括鋼巧組巧、加熱、粗軸、精軸、熱處理，具體為：
[002引 （1)將按化學(xué)成分設(shè)計(jì)冶煉好的鋼巧進(jìn)行開(kāi)巧軸制；碳鋼1鋼巧厚度140mm，31化 不誘鋼3中間鋼巧厚度28mm，利用銳床進(jìn)行復(fù)合面的表面清理，碳鋼1與31化不誘鋼3界 面不加助焊劑，兩層31化不誘鋼3之間加入阻焊劑4,然后對(duì)鋼巧進(jìn)行四邊焊接封邊，利用 機(jī)械累進(jìn)行抽真空處理，真空度達(dá)到10-中a。
[0024] (2)加熱溫度為118(TC，在爐時(shí)間為1. 3t分鐘，t為復(fù)合鋼巧厚度。溫度由400°C 上升到800°C區(qū)間緩慢升溫。
[002引 做粗軸開(kāi)軸溫度為1160。單道次壓下率在20%，第一道次壓下量38mm;中間巧 厚度123mm;精軸開(kāi)軸溫度為1060°C;終軸溫度為1010°C;
[0026] (4)鋼板軸后空冷，下線堆冷；
[0027] (5)正火+水冷熱處理，正火溫度880°C，為同時(shí)滿足強(qiáng)度和初性指標(biāo)，水冷后溫度 370°C，實(shí)際冷速26°C/s。為了達(dá)到冷速要求，復(fù)合板采取單層入爐，頭尾焊接2m碳鋼作為 導(dǎo)板，防止復(fù)合板變形后撞擊漉道和水冷設(shè)備。澤火機(jī)關(guān)閉高壓段，僅開(kāi)啟低壓段，通過(guò)控 制