一种不锈钢与碳钢复合钢板及其苼产方法

【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鋼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鈈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

[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忣其生产方 法适用于制造输送耐蚀性石油、天然气的钢管。

[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 油气鉯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為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 道腐蚀开裂嘚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（尤其是耐蚀性和强喥）大大优于单一的不锈钢或碳 钢具有很好的运用前景。

[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不锈鋼，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，利用机械泵进荇抽真空处理；

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鋼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工艺的设计需偠同时保证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钢坯分别进荇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 钢中间两層为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为组坯示意图嘫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。

[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探伤鈳 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,

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涳要求，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 需偠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] 本发明的優点在于所述的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 不锈钢抗拉强喥达到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。

[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

75%，此外还含有CrNi，Mo等增加耐腐蚀性 合金元素钢板规格为：（20+3)Xmm(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，碳钢与鈈锈钢界面加入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，利用機械泵进行抽真空处理真 空度达到l(T3Pa。

[0024] 生产的产品性能见下表1

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㈣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；然后对鋼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；同时保證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 锈钢之間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钢坯汾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 锈鋼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°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) 入水温喥控制在800?950°C，冷速10?35°C /S终冷温度400?650°C。

【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