CN108723712A - 一种高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板及制备方法,涉及双金属复合领域,准备复材和基材各两块;将即复材和基材相接触的表面均进行修磨;在两块复材未打磨的表面涂刷隔离剂并烘干;将复材和基材依次堆放形成复合坯并采用封条将四周凹槽封装好;将组好的复合坯送至真空室,采用真空电子束将封条与复合坯之间的缝隙进行焊接;坯送至加热炉加热、轧制、抛钢、矫直、冷却、切割分板。本发明制备出良好冶金结合的高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板,有效地解决了复合板中基材超级奥氏体不锈钢在线工艺耐蚀性能的问题,同时制坯过程减少了钻孔抽真空等程序,工艺简单且轧制成功率高。
Description
技术领域
本发明涉及双金属复合制造技术领域,特别是涉及一种高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板及制备方法。
背景技术
随着国内能源市场需求量的激增,石化、电厂电站等行业的迅猛发展,石油储罐、管道及电厂电站中的烟气脱硫等腐蚀环境均需要大量耐腐蚀金属材料。由于装置设备的大型化,用户对设备的耐腐蚀要求和使用寿命都提出了更高要求,因此制造设备用的一般奥氏体不锈钢已无法满足用户的要求,采用Cr、Mo及Ni含量更高的超级奥氏体不锈钢N08367制造设备因其具有更高的合金含量,适合各种酸性、碱性等耐腐蚀环境。但N08367合金为贵金属材料,若直接采用其制造设备,造价太高。制造成本降低与使用性能提升这两个对立的矛盾限制了其应用前景,这就迫切需要找到一种新材料来进行替代,兼顾产品性能又能大幅减低制造成本。而高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板的研制与开发恰好满足了这种技术及市场需求,有效地解决了这种难题,以N08367作为复层的复合材料,具有高耐腐蚀的优点,基层材料普通容器钢可承受压力。由于采用最新的复合板制造技术,有效地减少了超级奥氏体不锈钢的使用量,极大降低了制造成本,市场前景看好。
一般情况下,不锈钢复合板有爆炸法和轧制法两种生产方法。爆炸法由于噪音大,对环境存有污染,且受天气的影响较大,不是一种可持续的复合板制备技术。轧制法是采用高温轧制的方式,利用原子间的扩散使复材和基材实现良好的冶金结合,其生产的复合板,板幅可灵活调整,是一种绿色环保可持续的生产工艺。因此,采用轧制法生产复合板将是未来发展的趋势。
目前,现有高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板,一般采用爆炸法生产,其工期长且批量生产能力不足;另外高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板很少见于公开报道,且双相不锈钢需要离线处理,工序较长,制造成本高。基于此,采用真空轧制法,利用在线工艺生产高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板,保证该材料具有较好的性能匹配及较低生产成本。此外,采用真空轧制法生产复合板,较现有传统工艺有着较好的优势,传统组坯工艺主要通过封焊四周,然后钻孔再抽真空的方法进行组坯,因该法需要封焊后再钻孔抽真空,工艺较为繁琐,且主要靠人工操作完成,对轧制成功率有一定影响。而目前采取的新型组坯方式是在真空环境下电子束直接焊接组坯,省去了封焊后钻孔抽真空过程,如专利公开号CN102069289A《一种不锈钢-碳钢复合板的制备方法》公开的正是采用这种方式,保证了所组复合坯的真空度,确保后续加工及冶金结合。
发明内容
本发明针对上述技术问题,克服现有技术的缺点,提供一种高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板及制备方法,制备出良好冶金结合的高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板,有效地解决了复合板中基材超级奥氏体不锈钢在线工艺耐蚀性能的问题,同时制坯过程减少了钻孔抽真空等工序,工艺简单且轧制成功率高。
为了解决以上技术问题,本发明提供一种高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板的制备方法,包括以下步骤:
S1、坯料准备:准备复材和基材各两块,根据成品复合板的品种及规格,确定基材和复材的品种及规格;
S2、表面修磨:将两块复材和两块基材的其中一个表面,即复材和基材相接触的表面均进行修磨,使表面完全露出金属;
S3、隔离剂涂刷:在两块复材相接触的表面,即未打磨的表面均匀涂刷隔离剂,使得表面光滑度一致,并进行烘干处理;
S4、组坯封条:将复材和基材依次堆放形成复合坯,从上至下依次为基材-复材-复材-基材,复材尺寸小于基材,并采用封条将复合坯四周凹槽封装好;
S5、电子束封焊:将组好的复合坯送至真空室,然后对真空室抽真空,待真空室真空度达到0.1Pa以下时,采用真空电子束将封条与复合坯之间的缝隙进行焊接;
S6、加热:将复合坯送至加热炉加热,加热温度为1210℃~1290℃,加热总时间按复合坯厚度以8~15min/cm控制,出钢温度控制在1160℃~1260℃;
S7、粗轧阶段的压缩比在2.0以上,中间坯厚度是轧制总厚度的1.5~3.0倍,精轧开轧温度为950℃~1050℃,终轧温度控制在920℃以上;轧制后抛钢;
S9、矫直:对轧制后的钢板进行矫直处理,矫直后上冷床冷却,待表面温度降至200℃以下即可下线;
S10、切割分板:采用等离子或火焰切割方式对复合板进行切割,经切头、尾及两边后,在两块复材之间将上下两张单面复合板分离,再对单面复合板进行矫直处理,经表面打磨、性能检测、打包处理后,最终获得单面复合板为高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板产品。
技术效果:本发明所用基材为低碳设计的容器钢,复层材料为高耐蚀超级奥氏体不锈钢,通过添加封条,在真空环境下利用电子束将封条与基材焊接的方式组坯,再经控制轧制,制备出良好冶金结合的高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板,有效地解决了复合板中基材超级奥氏体不锈钢在线工艺耐蚀性能的问题,同时制坯过程减少了钻孔抽真空等程序,工艺简单且轧制成功率高。
本发明进一步限定的技术方案是:
进一步的,步骤S1中的复材坯料采用奥氏体不锈钢,其化学成分及质量百分比如下:C≤0.030%,Si≤1.00%,Mn≤2.00%,P≤0.040%,S≤0.030%,Ni:23.5%~25.5%,Mo:6.0%~7.0%,Cr:20.0%~22.0%,N:0.18%~0.25%,Cu≤0.75%,余量为Fe及少量不可避免的杂质。
前所述的一种高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板的制备方法,步骤S1中的基材坯料采用低碳容器钢,其化学成分及质量百分比如下:C≤0.20%,Si≤0.55%,Mn:1.20%~1.70%,P≤0.025%,S≤0.010%,Nb≤0.050%,V≤0.030%,Ti≤0.050%,Mo≤0.080%,Alt≥0.020%,Cr≤0.30%,Ni≤0.30%,Cu≤0.30%,Cu+Ni+Cr+Mo≤0.70%,余量为Fe及少量不可避免的杂质。
前所述的一种高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板的制备方法,步骤S3中采用的隔离剂种类有有机硅隔离剂、氧化铝/氧化镁型隔离剂。
前所述的一种高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板的制备方法,步骤S4中封条选用碳钢材质。
前所述的一种高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板的制备方法,步骤S7采用快节奏轧制,轧制速度2m/s~3m/s。
前所述的一种高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板的制备方法,步骤S10中的超级奥氏体不锈钢复合板产品,其总厚度为10mm~60mm,其复材厚度为1.0mm~6.0mm。
本发明的有益效果是:
(1)本发明中基材采用低碳设计的容器钢,所制备的高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板,其基材碳当量低,不预热可直接焊接,便于现场施工;
(2)本发明中在真空环境下直接封焊,减少了传统工艺的钻孔、抽真空等工序,真空度更有保障;
(3)本发明中通过控轧工艺,保证复材超级奥氏体不锈钢的高耐蚀性能及结构度,同时保证基材容器钢具有良好的冲击韧性,另外复合板不需要热处理,即可获得优异的综合性能;
(4)本发明中高耐蚀容器超级奥氏体不锈钢复合板可以作为石油储罐、管道等单纯不锈钢的替代产品,在满足其实用性要求的同时,也极大地降低了企业的制造成本,具有较高的经济效益。
附图说明
图1为高耐蚀容器钢用超级奥氏体不锈钢复合板组坯示意图;
图2为高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板界面组织形貌图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板的制备方法,具体如下:
选择复材坯料厚度为16mm的N08367超级奥氏体不锈钢和基材坯料厚度为92mm的Q345R钢种,轧制成品厚度为2+16mm的N08367+Q345R复合板;
两块Q345R基材坯料和两块N08367复材坯料的其中一个表面,即复材和基材相接触的表面均进行修磨,使表面完全露出新鲜金属;
在两块复材相接触的那一面,即未打磨的表面涂刷隔离剂,使得表面光滑度一直,并进行烘干处理,隔离剂使用应符合该产品使用要求,隔离剂使用量要充分保证,常用的隔离剂种类主要有有机硅隔离剂、氧化铝/氧化镁型隔离剂等;
将两块复材的非复合面叠合,放置在封条围成的槽内,再将另一块基材复合面朝下,盖在两块复材的上面,同时保证上下基材四侧边与封条外边平齐,组成一个待封焊的复合坯,从上至下依次为基材-复材-复材-基材,并采用封条将复合坯四周凹槽封装好,封条选用常用碳钢材质;
将组好的复合坯送至真空室,然后对真空室抽真空,待真空室真空度达到0.08Pa时,采用电子束将封条与基材之间的缝隙进行焊接,得到总厚度为216mm的复合坯,组坯示意图如图1所示;
将复合坯送至步进式加热炉加热,加热温度1255℃,加热总时间216min,出钢温度1190℃;采用控制轧制工艺,粗轧阶段的压缩比不低于2.0,中间坯厚度为95mm,精轧开轧温度1000℃,终轧温度945℃,轧制速度2.3m/s;轧制后高速抛钢;
对轧制后的钢板进行矫直处理,矫直后上冷床冷却,待表面温度降至200℃以下即可下线;采用等离子或火焰切割方式对复合板进行切割,经切头、尾及两边后,在两块复材之间将上下两张单面复合板分离,再对单面复合板进行矫直处理,经表面打磨、性能检测、打包处理后,最终获得2+16mm的N08367+Q345R复合板产品。
复合板的界面显微组织图如图2所示,超级奥氏体不锈钢与容器钢之间没有发现未结合区域,复合板实现良好的冶金结合,产品结合强度较高,性能符合GB8165-2008的要求,耐蚀性达到超级奥氏体不锈钢N08367同等水平。
实施例2
本实施例提供的一种高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板的制备方法,具体如下:
选择复材坯料厚度为9mm的N08367超级奥氏体不锈钢和基材坯料厚度为150mm的Q345R钢种,轧制成品厚度为3+50mm的N08367+Q345R复合板;
两块Q345R基材坯料和两块N08367复材坯料的其中一个表面,即复材和基材相接触的表面均进行修磨,使表面完全露出新鲜金属;
在两块复材相接触的那一面,即未打磨的表面涂刷隔离剂,使得表面光滑度一直,并进行烘干处理,隔离剂使用应符合该产品使用要求,隔离剂使用量要充分保证,常用的隔离剂种类主要有有机硅隔离剂、氧化铝/氧化镁型隔离剂等;
将两块复材的非复合面叠合,放置在封条围成的槽内,再将另一块基材复合面朝下,盖在两块复材的上面,同时保证上下基材四侧边与封条外边平齐,组成一个待封焊的复合坯,从上至下依次为基材-复材-复材-基材,并采用封条将复合坯四周凹槽封装好,封条选用常用碳钢材质;
将组好的复合坯送至真空室,然后对真空室抽真空,待真空室真空度达到0.09Pa时,采用电子束将封条与基材之间的缝隙进行焊接,得到总厚度为318mm的复合坯,组坯示意图如图1所示;
将复合坯送至步进式加热炉加热,加热温度1243℃,加热总时间345min,出钢温度1210℃;采用控制轧制工艺,粗轧阶段的压缩比不低于2.0,中间坯厚度为128mm,精轧开轧温度1020℃,终轧温度935℃,轧制速度2.5m/s;轧制后高速抛钢;
对轧制后的钢板进行矫直处理,矫直后上冷床冷却,待表面温度降至200℃以下即可下线;采用等离子或火焰切割方式对复合板进行切割,经切头、尾及两边后,在两块复材之间将上下两张单面复合板分离,再对单面复合板进行矫直处理,经表面打磨、性能检测、打包处理后,最终获得3+50mm的N08367+Q345R复合板产品。复合板实现良好的冶金结合,产品结合强度较高,性能符合GB8165-2008的要求,耐蚀性达到超级奥氏体不锈钢N08367同等水平。
实施例1和实施例2中复合板基材及复材超级奥氏体不锈钢成分见表1:表1
本发明不但使产品具有很强的抗点蚀、缝隙腐蚀、氯离子应力腐蚀和抗晶间腐蚀能力,尤其对硫酸根离子、氯离子等酸根离子有很好的耐腐蚀性,而且有效地降低成本,具有良好的经济性。
除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、坯料准备:准备复材和基材各两块,根据成品复合板的品种及规格,确定基材和复材的品种及规格;
S2、表面修磨:将两块复材和两块基材的其中一个表面,即复材和基材相接触的表面均进行修磨,使表面完全露出金属;
S3、隔离剂涂刷:在两块复材相接触的表面,即未打磨的表面均匀涂刷隔离剂,使得表面光滑度一致,并进行烘干处理;
S4、组坯封条:将复材和基材依次堆放形成复合坯,从上至下依次为基材-复材-复材-基材,复材尺寸小于基材,并采用封条将复合坯四周凹槽封装好;
S5、电子束封焊:将组好的复合坯送至真空室,然后对真空室抽真空,待真空室真空度达到0.1Pa以下时,采用真空电子束将封条与复合坯之间的缝隙进行焊接;
S6、加热:将复合坯送至加热炉加热,加热温度为1210℃~1290℃,加热总时间按复合坯厚度以8~15min/cm控制,出钢温度控制在1160℃~1260℃;
S7、粗轧阶段的压缩比在2.0以上,中间坯厚度是轧制总厚度的1.5~3.0倍,精轧开轧温度为950℃~1050℃,终轧温度控制在920℃以上;轧制后抛钢;
S9、矫直:对轧制后的钢板进行矫直处理,矫直后上冷床冷却,待表面温度降至200℃以下即可下线;
S10、切割分板:采用等离子或火焰切割方式对复合板进行切割,经切头、尾及两边后,在两块复材之间将上下两张单面复合板分离,再对单面复合板进行矫直处理,经表面打磨、性能检测、打包处理后,最终获得单面复合板为高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板产品。
2.根据权利要求1所述的一种高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板的制备方法,其特征在于:所述步骤S1中的复材坯料采用奥氏体不锈钢,其化学成分及质量百分比如下:C≤0.030%,Si≤1.00%,Mn≤2.00%,P≤0.040%,S≤0.030%,Ni:23.5%~25.5%,Mo:6.0%~7.0%,Cr:20.0%~22.0%,N:0.18%~0.25%,Cu≤0.75%,余量为Fe及少量不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板的制备方法,其特征在于:所述步骤S1中的基材坯料采用低碳容器钢,其化学成分及质量百分比如下:C≤0.20%,Si≤0.55%,Mn:1.20%~1.70%,P≤0.025%,S≤0.010%,Nb≤0.050%,V≤0.030%,Ti≤0.050%,Mo≤0.080%,Alt≥0.020%,Cr≤0.30%,Ni≤0.30%,Cu≤0.30%,Cu+Ni+Cr+Mo≤0.70%,余量为Fe及少量不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的一种高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板的制备方法,其特征在于:所述步骤S3中采用的隔离剂种类有有机硅隔离剂、氧化铝/氧化镁型隔离剂。
5.根据权利要求1所述的一种高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板的制备方法,其特征在于:所述步骤S4中封条选用碳钢材质。
6.根据权利要求1所述的一种高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板的制备方法,其特征在于:所述步骤S7采用快节奏轧制,轧制速度2m/s~3m/s。
7.根据权利要求1所述的一种高耐蚀容器用超级奥氏体不锈钢复合板的制备方法,其特征在于:所述步骤S10中的超级奥氏体不锈钢复合板产品,其总厚度为10mm~60mm,其复材厚度为1.0mm~6.0mm。
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