本發明專利技術提供了一種低成本煉化管道用耐蝕耐熱復合板及其制造方法，所述復合板依次由基板、耐熱板、耐蝕板三層鋼板復合而成，制造方法為坯料設計—復板制備—復板與基板組坯—真空封焊—復合板坯軋制—固溶處理—分板—回火處理；應用本發明專利技術生產的復合板綜合性能優異，結合率達到100％；鋼板超聲檢測結果100％滿足NB/T47013.3Ⅰ級；不僅具有耐蝕、耐熱雙層特性，而且在復合層厚度上進行減薄，在延長設備使用壽命的同時，極大地降低了設備的制作成本。
【技術實現步驟摘要】
一種低成本煉化管道用耐蝕耐熱復合板及其制造方法
本專利技術屬于金屬材料領域，尤其涉及一種低成本煉化管道用耐蝕耐熱復合板及其制造方法。
技術介紹
雙金屬、多層金屬復合材料是將兩種或多種不同金屬材料通過一定工藝、技術復合而成以發揮其不同技術特性的材料。其兼有基體鋼板和復層材料的雙重或多重優點，相對于純不銹鋼或合金能有效降低成本，且具有不銹鋼或合金等抗應力腐蝕、耐酸性及耐高溫等綜合特性。它能最大限度地實現材料的優勢互補，節省合金元素，降低工程費用及維護成本，同時不降低安全性。近年來，國內外油氣田開發及煉化難度日益增加，工況條件日益苛刻，高溫，高壓，高含CO2、H2S、Cl-及元素硫等油氣的相繼出現，是傳統單一的耐蝕材料和防腐技術已不能滿足油氣開采及煉化需求，因此對新材料特別是雙金屬、多層金屬復合材料的需求日益迫切。本專利技術之前，專利CN109306436A公開了“一種具有耐腐蝕性的抗酸管線用復合板及其制造方法”，該專利技術以制造抗酸性管線鋼為目的，選擇耐蝕性優異的奧氏體不銹鋼作為耐蝕層，但由于接觸環境為常溫，復合材料不具備耐高溫性能。本專利技術之前，專利技術《一種耐磨耐熱雙金屬復合板及其制備方法》(CN1109652743A)公開了的耐熱雙金屬復合板實現材料的耐磨性同時兼顧耐熱性，耐熱材料選擇低合金鋼材質，耐熱效果不如奧氏體不銹鋼，鋼質無耐蝕性，另外工藝上采用添加釬料復合焊接方式對復合界面結合效果較差。專利技術《一種適于高溫工況的耐磨耐腐蝕復合板》(CN103192161A)公開的復合板添加了大量的Cr、Mo、W、B元素，使復合板具有較高的耐磨性、耐蝕性，但由于是采用焊絲在基板上堆焊的工藝，存在堆焊不均勻的問題，影響堆焊層組織均勻性，不利于復合板的耐蝕性能。專利技術《一種耐熱耐磨復合板及其制造方法》(CN103342020A)公開的技術方案中采用奧氏體耐熱不銹鋼和耐磨鋼結合的方式，達到耐熱耐磨效果，但耐熱層奧氏體不銹鋼厚度較厚，導致成本高昂。因此，為解決上述問題，本專利技術意在提供一種低成本煉化管道用耐蝕耐熱復合板及其制造方法，解決在高溫、腐蝕環境中使用的雙重復合的材料復層不銹鋼較厚，成本高的問題，開發的耐蝕耐熱復合板不僅結合效果優異、具有優異的耐高溫性能和耐蝕性，在保證設備的使用壽命同時，有效降低制造成本。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服上述問題和不足而提供一種結合效果優異，兼具耐熱、耐蝕雙重特性，解決煉化設備及管道在長期高溫、強腐蝕環境下引起使用壽命降低的潛在風險問題，確保設備安全生產運營的低成本煉化管道用耐蝕耐熱復合板及其制造方法。本專利技術目的是這樣實現的：一種低成本煉化管道用耐蝕耐熱復合板，所述復合板依次由基板、芯層耐熱板、外層耐蝕板三層鋼板復合而成。所述外層基板的成分按重量百分比含有：C0.12％～0.15％、Si0.30％～0.45％、Mn0.50％～0.60％、P≤0.010％、S≤0.005％、Cr1.00％～1.50％、Mo0.30％～0.60％、Nb0.020％～0.050％，其余為Fe及不可避免雜質。所述中間耐熱板的成分按重量百分比含有：C0.04％～0.06％、Si0.90％～1.05％、Mn0.90％～1.05％、P≤0.020％、S≤0.005％、Cr23.0％～26.0％、Ni19.0％～22.0％、Mo2.0％～4.0％，其余為Fe及不可避免雜質。所述表層耐蝕板的成分按重量百分比含有：C0.02％～0.04％、Si0.55％～0.65％、Mn1.00％～1.15％、P≤0.020％、S≤0.005％、Cr17.0％～19.0％、Ni9.0％～13.0％、Ti0.30％～1.00％，其余為Fe及不可避免雜質。所述復合板的厚度為13～26mm，其中外層基板的厚度為10～20mm，芯層耐熱板的厚度為1～2mm，外層層耐蝕板的厚度為2～4mm。本專利技術復合板中外層基板的成分設計理由如下：C：C是鋼中的必不可少的強化元素，在固溶強化和析出強化過程中起到提高強度的作用，但過高的C含量對塑韌性和焊接不利，因此本專利技術將C含量范圍設定在0.12％～0.15％。Si：加入Si是為了煉鋼過程中脫氧與提高機體的強度，Si還有抑制滲碳體形成的作用。如果添加過量的Si，母材及其焊接熱影響區的韌性就會顯著降低，因此本專利技術將Si含量范圍設定在0.20％～0.45％。Mn：Mn是良好的脫氧劑和脫硫劑。提高Mn的含量，鋼的淬透性增加，含量增加到一定程度后，會導致焊接性能下降尤其是嚴重惡化焊接熱影響區的韌性，另外，過高的Mn含量還會增加連鑄坯中心偏析，使鋼板性能的各項異性增加,因此本專利技術將Mn含量范圍設定在0.50％～0.60％。P、S：是鋼中不可避免的雜質元素，盡量越低越好，但出于成本考慮，又不能無限制的低，因此本專利技術將P、S含量上限分別設定為0.010％、0.005％。Cr：鉻是強碳化物形成元素，同時具有較高的淬透性，能夠顯著提高反應器殼體鋼板的室溫強度及中溫強度，因此本專利技術將Cr含量控制在1.00％～1.50％；Mo：鉬在鋼中的作用是提高淬透性和熱強性，防止回火脆性，因此本專利技術將Mo含量控制在0.30％～0.60％；Nb：釩能細化鋼的晶粒，提高鋼的強度、低溫韌性，改善鋼的焊接性能及模擬焊后熱處理性能，同時釩對碳的固定作用，還可以提高鋼在高溫下的抗氫侵蝕。因此本專利技術將Nb含量控制在0.020％～0.050％；本專利技術復合板中中間耐熱板的成分設計理由如下：C：C是鋼中的必不可少的強化元素，通過固溶作用和與鉻結合形成碳化物起到析出強化作用增強基體強度，但C含量過高對其耐蝕性有不利影響，因此本專利技術將C含量范圍設定在0.04％～0.06％。Si：加入Si是為了煉鋼過程中脫氧與提高機體的強度，Si還有抑制滲碳體形成的作用。如果添加過量的Si，容易形成硅的碳化對高溫持久性能不利，因此本專利技術將Si含量范圍設定在0.90％～1.05％。Mn：Mn是良好的脫氧劑和脫硫劑，起到固溶強化的作用的同時具有強烈的穩定奧氏體作用,因此本專利技術將Mn含量范圍設定在0.90％～1.05％。P、S：是鋼中不可避免的雜質元素，盡量越低越好，但出于成本考慮，又不能無限制的低，因此本專利技術將P、S含量上限分別設定為0.020％、0.005％。Cr：含量超過12％時。使鋼有良好的高溫抗氧化性和耐氧化性介質腐蝕的作用。還增加鋼的熱強性，鉻為不銹耐酸鋼及耐熱鋼的主要合金元素。鉻能提高碳素鋼軋制狀態的強度和硬度，降低伸長率和斷面收縮率。當鉻含量超過15％時，強度和硬度將下降，伸長率和斷面收縮率則相應地有所提高。含鉻鋼的零件經研磨容易獲得較高的表面加工質量，因此本專利技術將Cr含量控制在23.0％～26.0％；Ni：鎳主要提高鋼的耐蝕性，形成奧氏體組織，同時與Ni配合提高鋼的性能，因此本專利技術將Ni含量控制在9.0％～13.0％；Mo：鉬在鋼中的作用是提高熱強性和熱穩定性，因此本專利技術將Mo含量控制在2.00％～4.本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種低成本煉化管道用耐蝕耐熱復合板，其特征在于，所述復合板依次由基板、耐熱板、耐蝕板三層鋼板復合而成。/n
【技術特征摘要】
1.一種低成本煉化管道用耐蝕耐熱復合板，其特征在于，所述復合板依次由基板、耐熱板、耐蝕板三層鋼板復合而成。
2.根據權利要求1所述的一種低成本煉化管道用耐蝕耐熱復合板，其特征在于，所述基板的成分按重量百分比含有：C0.12％～0.15％、Si0.30％～0.45％、Mn0.50％～0.60％、P≤0.010％、S≤0.005％、Cr1.00％～1.50％、Mo0.30％～0.60％、Nb0.020％～0.050％，其余為Fe及不可避免雜質。
3.根據權利要求1所述的一種低成本煉化管道用耐蝕耐熱復合板，其特征在于，所述中間耐熱板的成分按重量百分比含有：C0.04％～0.06％、Si0.90％～1.05％、Mn0.90％～1.05％、P≤0.020％、S≤0.005％、Cr23.0％～26.0％、Ni19.0％～22.0％、Mo2.0％～4.0％，其余為Fe及不可避免雜質。
4.根據權利要求1所述的一種低成本煉化管道用耐蝕耐熱復合板，其特征在于，所述表層耐蝕板的成分按重量百分比含有：C0.02％～0.04％、Si0.55％～0.65％、Mn1.00％～1.15％、P≤0.020％、S≤0.005％、Cr17.0％～19.0％、Ni9.0％～13.0％、Ti0.30％～1.00％，其余為Fe及不可避免雜質。
5.根據權利要求1所述的一種低成本煉化管道用耐蝕耐熱復合板，其特征在于，所述復合板的厚度為13～26mm，其中外層基板的厚度為10～20mm，芯層耐熱板的厚度為1～2mm，外層層耐蝕板的厚度為2～4mm。
6.一種權利要求1—5任一項所述的一種低成本煉化管道用耐蝕耐熱復合板的制備方法，包括坯料設計—復板制備—復板與基板組坯—真空封焊—復合板坯軋制—三層復合組坯加熱軋制—熱處理—分板—回火處理；其特征在于：
(1)坯料設計：外層基板坯料厚度60～120mm、芯層耐熱板坯料厚度30～60mm、外層耐蝕板坯料厚度50～100mm；
(2)復板制備：
復板由芯層耐熱板和外層耐蝕板組坯后軋制而成；具體為：
【專利技術屬性】
技術研發人員：王儲，王勇，胡昕明，歐陽鑫，
申請(專利權)人：鞍鋼股份有限公司，
類型：發明
國別省市：遼寧;21
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