一种LNG储罐和移动容器用9Ni钢/不锈钢复合钢板及其制造方法技术

一种LNG储罐和移动容器用9Ni钢/不锈钢复合钢板及其制造方法，该复合钢板包括基层和覆盖在基层至少一个表面上的复层，所述基层为9Ni钢，所述复层为奥氏体不锈钢。本发明专利技术经过坯料表面处理、焊合、加热、冷却、轧制、热处理工艺得到所述复合钢板，其复合界面剪切强度≥210MPa，-196℃低温夏比冲击功≥100J，抗拉强度为680～820MPa，屈服强度≥50MPa，延伸率≥18％，剩磁强度≤30高斯。

9Ni steel / stainless steel composite steel plate for LNG storage tank and moving container and manufacturing method thereof

A LNG storage tank and mobile container with 9Ni steel / stainless steel composite plate and its manufacturing method, the composite plate comprises a base and cover at the grassroots level on at least one surface composite layer, the base layer for 9Ni steel, the composite layer for austenitic stainless steel. The present invention billet after surface treatment, welding, heating, cooling, rolling and heat treatment process to obtain the composite steel plate, the composite interfacial shear strength is larger than 210MPa, -196 low temperature Charpy impact energy is larger than 100J, the tensile strength is 680 ~ 820MPa, the yield strength is more than 50MPa, the elongation rate is more than 18%, remanence intensity is less than or equal to 30 Gauss.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热轧钢板生产技术，具体涉及一种LNG储罐和移动容器用9Ni钢/不锈钢复合钢板及其制造方法。
技术介绍
天然气，包括常规天然气、页岩气和未来的海底可燃冰等，因其储量巨大，相对清洁环保而倍受世界耗能大国的青睐。与此相对应，我国的天然气需求量也在急剧上升，至2013年，我国天然气表观消费量已达1650亿立方米，进口天然气达到530亿立方米左右。预计到2015年年底，我国天然气供应量将达到2680亿立方米，包括国内资源1940亿立方米和进口740亿立方米；2020年天然气供应量将达到4310亿立方米，包括国内资源2700亿立方米和进口1610亿立方米。到2015年，我国天然气消费量占全国一次能源消费总量的比重将增至9％，到2020年将继续提升至12％。通常，天然气经液化后体积可缩小600倍，以-162℃液化天然气(liquidedNatureGas，以下简称LNG)的形式存放在各种移动容器和固定储罐之中，以实现LNG的运输和存储。天然气供应量的急剧攀升将给各种容积的LNG移动容器和LNG储罐带来了巨大的市场需求，也将给制造这些容器和储罐所用的材料带来巨大的市场需求。制造LNG容器和储罐所用的材料必须要在≤-162℃的低温环境下具有良好的韧性和必要的强度。其中，LNG移动容器和LNG储罐所用的材料通常是单纯的奥氏体不锈钢或含Ni在9％左右的9Ni钢。这两种材料的共同特点是具有极佳的低温性能，即便是在-196℃下仍能保持着良好的低温韧性。然而，用来制造LNG容器和LNG储罐，单纯的奥氏体不锈钢和单纯的9Ni钢各有优缺点。奥氏体不锈钢的最大优点是防锈，不需要涂油漆，不产生磁化，它的缺点是强度偏低，其屈服强度仅为9Ni钢的40％左右，这就相当于在同等承载条件下，采用奥氏体不锈钢板制造LNG容器、储罐所需要的钢板厚度理论上要比9Ni钢板厚一倍以上。因此，即使考虑了不锈钢的单价仅为9Ni钢的60％左右，但其综合性价比仍较9Ni钢低。此外，当奥氏体不锈钢钢板达到一定厚度后，其生产制造和焊接施工也将变得十分困难。正是因为上述特点，目前容积较小的LNG移动容器和小型LNG储罐一般采用单纯的奥氏体不锈钢制作，而对于大型LNG储罐(如容积大于等于5万立方米以上)则主要采用单纯的9Ni钢板制作。此外，对自重有严格限制的车载或船载LNG移动容器也倾向于采用单纯的9Ni钢板制作。随着LNG储罐的大型化，9Ni钢板在此行业内所占比例已经超过了奥氏体不锈钢钢板。然而，在现有冶金工艺技术下，9Ni钢板的生产制造工艺却比奥氏体不锈钢钢板的生产制造更加复杂，更加困难。9Ni钢板现有生产工艺的不足如下：1)9Ni钢在加热轧制过程中，板坯上生成的高温氧化铁皮致密，无法通过高压水除鳞等方式完全去除，导致成品钢板表面发生翘皮、麻坑等缺陷，严重时甚至报废。为此，现有生产工艺是9Ni钢坯在加热轧制之前必须进行扒皮处理，并在扒皮后的钢坯上下表面上涂抹特殊的防高温氧化涂料，以防止和减少钢坯在加热过程中产生过多的高温氧化铁皮。而高温氧化铁皮一旦生成，就很难在轧制过程中加以清除。2)9Ni钢板容易磁化。如果9Ni钢板剩磁强度超标，如大于等于50高斯，则容易导致在钢板焊接过程中发生“偏弧”现象，严重影响焊接质量。为此，现有生产工艺是9Ni钢板在高温淬火之后，只能用真空吸盘吊或板钩吊来吊运，严禁用电磁吸盘吊吊运、严禁在高磁场环境下(如高压线、变电所附近)堆放，尽可能避免与普通碳钢特别是带有高剩磁强度的普通碳钢接触等等。一旦这些防磁化手段失效，会导致9Ni钢板剩磁超过50高斯。对于剩磁超标钢板，只能通过重新淬火或使用专用的消磁装置进行消磁处理。3)9Ni钢板容易生锈，特别是被钢板表面水淋过之后，如超声波探伤等。表面生锈的9Ni钢板，通常需要通过抛丸除锈后再涂漆防锈。综上所述，在现有生产条件下，小型LNG容器及大型LNG储罐用材的设计选材均采用单纯9Ni钢板或单纯奥氏体不锈钢板。这些材料已有相应的产品规范和标准，如9Ni钢板有国家强制标准GB3531-2014中的06Ni9DR、欧标EN10028-4中的X7Ni9、美标ASTM中的A553Type1等，奥氏体不锈钢钢板有GB24511-2009中的S30408、S30403等。迄今尚未有利用9Ni钢和奥氏体不锈钢各自优点制成9Ni钢/奥氏体不锈钢复合钢板用来设计和制造LNG容器、储罐的先例。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种LNG储罐和移动容器用9Ni钢/不锈钢复合钢板及其制造方法，该复合钢板具有与9Ni钢板相当的机械性能，还具有高表面质量、防锈、防磁、免涂漆等优点，且制造成本与单纯9Ni钢板相当或略低，可以替代传统9Ni钢板，用来制作大型LNG储罐和车载LNG移动容器。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种LNG储罐和移动容器用9Ni钢/不锈钢复合钢板，该复合钢板包括基层和覆盖在基层至少一个表面上的复层，所述基层为9Ni钢，所述复层为奥氏体不锈钢。进一步，所述复层的厚度≥0.3mm，优选厚度≥0.5mm。所述基层与所述复层的厚度之比≥3。所述9Ni钢/不锈钢复合钢板以9Ni钢为基层、在基层的一个表面上覆盖一奥氏体不锈钢复层，形成2层复合钢板。再，所述9Ni钢/不锈钢复合钢板以9Ni钢为基层、在基层的上下表面上各覆盖一奥氏体不锈钢复层，形成3层复合钢板。所述2层复合钢板或3层复合钢板的厚度≤50mm，优选≤40mm。又，所述9Ni钢/不锈钢复合钢板的复合界面剪切强度≥210MPa，-196℃低温夏比冲击功≥100J，全板厚拉伸试验抗拉强度为680～820MPa，屈服强度≥50MPa，延伸率≥18％，剩磁强度≤30高斯。本专利技术所述的LNG储罐和移动容器用9Ni钢/不锈钢复合钢板的制造方法，其包括如下步骤：1)表面处理将9Ni钢坯料的上表面和/或下表面进行扒皮、平整，并沿四周进行坡口加工；将奥氏体不锈钢坯料的任一表面进行清理、平整和/或酸洗处理，并沿四周进行坡口加工；2)焊合将两块奥氏体不锈钢坯料各自以表面处理过的一表面与9Ni钢坯料表面处理过的上、下表面以面接触方式叠放在一起，再使坡口对齐，用普通焊条或焊丝将坡口焊合，焊合，形成不锈钢/9Ni钢/不锈钢3层复合坯料；其中9Ni钢与奥氏体不锈钢结合面的间缝内保持真本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LNG储罐和移动容器用9Ni钢/不锈钢复合钢板，该复合钢板包括基层和覆盖在基层至少一个表面上的复层，所述基层为9Ni钢，所述复层为奥氏体不锈钢。

【技术特征摘要】
1.一种LNG储罐和移动容器用9Ni钢/不锈钢复合钢板，该复合钢板包括基
层和覆盖在基层至少一个表面上的复层，所述基层为9Ni钢，所述复层
为奥氏体不锈钢。
2.根据权利要求1所述的LNG储罐和移动容器用9Ni钢/不锈钢复合钢板，
其特征在于，所述9Ni钢/不锈钢复合钢板以9Ni钢为基层、在基层的一
个表面上覆盖一奥氏体不锈钢复层，形成9Ni钢/不锈钢2层复合钢板。
3.根据权利要求1所述的LNG储罐和移动容器用9Ni钢/不锈钢复合钢板，
其特征在于，所述9Ni钢/不锈钢复合钢板以9Ni钢为基层、在基层的上
下表面上各覆盖一奥氏体不锈钢复层，形成不锈钢/9Ni钢/不锈钢3层复
合钢板。
4.根据权利要求1-3任一项所述的LNG储罐和移动容器用9Ni钢/不锈钢复
合钢板，其特征在于，所述复层的厚度≥0.3mm，优选厚度≥0.5mm。
5.根据权利要求1-3任一项所述的LNG储罐和移动容器用9Ni钢/不锈钢复
合钢板，其特征在于，所述基层与所述复层的厚度之比≥3。
6.根据权利要求1-3任一项所述的LNG储罐和移动容器用9Ni钢/不锈钢复
合钢板，其特征在于，所述9Ni钢/不锈钢复合钢板的厚度≤50mm，优
选≤40mm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的LNG储罐和移动容器用9Ni钢/不锈钢复
合钢板，其特征在于，所述9Ni钢/不锈钢复合钢板的复合界面剪切强度
≥210MPa，-196℃低温夏比冲击功≥100J，抗拉强度为680～820MPa，
屈服强度≥50MPa，延伸率≥18％，剩磁强度≤30高斯。
8.如权利要求1-7任一项所述LNG储罐和移动容器用9Ni钢/不锈钢复合钢
板的制造方法，其特征在于，其包括如下步骤：
1)表面处理
将9Ni钢坯料的上表面和/或下表面进行扒皮、平整，并沿四周进行
坡口加工；
将奥氏体不锈钢坯料的任一表面进行清理、平整和/或酸洗处理，并
沿四周进行坡口加工；
2)焊合
将两块奥氏体不锈钢坯料各自以表面处理过的一表面与9Ni钢坯料
表面处理过的上、下表面以面接触方式叠放在一起，使坡口对齐、
焊合，形成不锈钢/9Ni钢/不锈钢3层复合坯料；其中9Ni钢坯料与
奥氏体不锈钢坯料结合面的间缝内保持真空状态；或，
将一块奥氏体不锈钢坯料以表面处理过的一表面与9Ni钢坯表面处
理过的一表面以面接触方式叠放在一起，再将坡口对齐、焊合，形
成9Ni钢/不锈钢2层复合中间坯；将两块所述9Ni钢/不锈钢2层
复合中间坯的9Ni钢坯的表面以面接触方式叠放在一起，并使坡口
对齐、焊合，形成不锈钢/9Ni钢/9Ni钢/不锈钢4层复合坯料；其中，
所述2层复合中间坯中9Ni钢坯料与奥氏体不锈钢坯料结合面的间
缝内保持真空状态，所述4层复合坯料中两块9Ni钢坯料结合面的
间缝填充分离剂；
3)复合坯料加热
将步骤2)得到的复合坯料进行加热，出炉温度为1050～1200℃；
4)轧制
终轧温度≥990℃，轧制后得到毛边轧态复合钢板；
5)冷却
开冷温度≥980℃，冷却速度≥2℃/秒，终冷温度≤5...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，李占杰，张汉谦，闵秉栋，沈剑，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31