本发明专利技术公开一种三代核电站高剪切强度特厚复合钢板及其制造方法。钢板碳钢和304L奥氏体不锈钢组成。组坯顺序至上而下为：不锈钢+碳钢+隔离剂+碳钢+不锈钢，对复合坯进行四边焊接封边、抽真空处理，真空度低于100Pa；合坯加热温度1200～1270℃，加热时间10～15小时，单道次压下率在5％～15％，终轧温度控制在1050℃以上，轧后调质热处理，淬火温度870～930℃，保温时间2～4min/mm，升温速率1.0～1.5min/mm；回火温度620～660℃，保温时间3～6min/mm，升温速率1.5～2.0min/mm；成品复合钢板的厚度为29～110mm，剪切强度良好，满足核电站复合板用钢的要求。
【技术实现步骤摘要】
一种三代核电站高剪切强度特厚复合钢板及其制造方法
本专利技术属于金属复合板生产
，特别涉及核电用复合钢板及其制造方法。
技术介绍
异质复合钢板是一种新型的经济型材料，由不锈钢和碳钢两种材料通过特定的方式结合成的异质复合板，既具有碳钢的力学性能又具备不锈钢的防腐特性。传统的异质复合板是采用爆炸的结合方式使不锈钢和碳钢结合在一起，该工艺目前存在很多弊端，首先是其生产环境受到很大的限制，一般生产地点需选在偏远的山区，为生产运输造成较大的难度；其次，爆炸所需的大量炸药对环境有较大的危害，并且生产时受自然天气条件制约较大；最终通过爆炸复合生产的钢板的剪切强度较低，并且存在一定没有能够结合的位置，需要后期的补焊保证钢板的完全复合，爆炸复合板逐渐被轧制复合板所代替，但轧制复合板也存在着一切局限性，钢板的最大厚度受到限制，复合板组坯过程的真空度要求也较高，同时随着复合板厚度的增加，钢板的剪切强度较低，所以高剪切强度特厚复合板生产工艺开发极其关键。核电异质复合板的交货状态一般为调质状态，钢板在淬火和回火过程中由于异质材料的不同材料特性，该种热处理状态下一般的生产方式很难保证最终交货状态下钢板的板型。申请号为201510322936.0，名为“一种复合板的热处理生产方法”的专利公开了一种复合板的热处理生产方法。工艺步骤包括：焊接连接板、打磨焊缝及焊点、抛丸处理、热处理炉加热、水冷、返红、冷却及切除连接板等工艺阶段。利用该工艺方法生产具有高性能、高附加值的管线钢复合板，既弥补了直接轧制复合工艺对达到力学性能指标的局限性，又充分考虑到热处理过程中钢板板型的控制，使基层与覆层各项性能指标达到标准要求，设备运行安全性更高。但该专利技术中并未提及该热处理方式所适用的钢板厚度范围，同时并未提出钢种热处理工艺下能保证的复合板剪切强度。CN201510999200.7公开了“一种碳钢与马氏体不锈钢复合钢板及其生产方法”。其特征在于，复合界面的剪切强度达到300MPa，探伤满足GB/T8165《不锈钢复合钢板和钢带》标准结合率I级要求，100％结合，即Q235B碳钢抗拉强度达到410MPa；室温冲击功达到200J以上；410马氏体不锈钢抗拉强度达到1100MPa以上，近表面硬度达到360HB以上。但该专利技术中采用单坯轧制，非对称组坯轧制方式，该种生产方法效率较低并且成本高，同时复合板的复材一般起防腐蚀的作用，而本专利覆材的性能要优于基材几倍，该类材料在薄板中使用时，仅用不锈钢即可满足所有要求，在中厚板中使用时，基材的强度不能够满足应用条件，该种复合板的覆材和基材匹配不当。CN201510344441.8公开了“一种强韧性能的碳钢与不锈钢复合钢板及生产方法”。其特征在于，碳钢为基材，基材按重量百分含量为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％，余量为Fe和不可避免杂质元素，金相组织由针状铁素体组织组成；316L不锈钢为复层，按重量百分含量：C≤0.03％，Mn≤2.0％，Si≤0.75％，还含有Cr、Ni、Mo增加耐腐蚀性合金元素；助焊剂为BNi系钎焊料，其中Si含量3％～7％之间，其余为Cr、Ni、Fe，熔点为950～1050℃，增加基材和复层之间的复合强度；阻焊剂为氧化镁与氧化铝的混合物。但该专利技术生产的钢板宽度和厚度均较小，导致实际应用过程管道焊接时间较长，同时该种复合板没有考虑钢板结合强度，如结合强度较低，在后期制管过程中容易引起结合面的开裂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种三代核电站高剪切强度特厚复合钢板及其制造方法，通过对三代核电站复合钢板性能的需求，进而在复合板组坯和真空度方面进行了设计，再配合适宜的加热、轧制和热处理工艺，从而保证钢板在不同状态下的性能满足要求，解决了特厚复合板剪切强度低、调质热处理过程板型难控制、生产效率较低和真空度要求高造成的生产难度大的问题，钢板结合100％，钢板剪切强度≥400MPa，钢板板型控制良好并且缩短热处理周期。具体的技术方案是：一种三代核电站高剪切强度特厚复合钢板，由碳钢和304L奥氏体不锈钢复合而成，碳钢化学成分满足RCCM标准中的18MND5要求，重量百分含量为C≤0.22％，Mn：1.15％～1.60％，P≤0.012％，S≤0.012％，Si：0.10％～0.30％，Mo：0.43％～0.57％，Ni：0.50％～0.80％，Cr≤0.25％，V≤0.03％，Cu≤0.20％，Al≤0.04％，余量为Fe和不可避免杂质元素，金相组织由回火索氏体组织组成；304L奥氏体不锈钢成分满足ASTMA240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C≤0.03％，Mn≤2.0％，Si≤0.75％，P≤0.045％，S≤0.030％，Cr：17.5％～19.5％，Ni：8.0％～12.0％、余量为Fe和不可避免杂质元素。碳钢在调质和模拟焊后热处理状态下的屈服强度和抗拉强度分别达到550MPa以上和675MPa以上，0℃冲击功达到260J以上。200℃高温拉伸的屈服强度和抗拉强度分别达到500以上和600MPa以上；304L奥氏体不锈钢在调质和模拟焊后热处理状态下的屈服强度和抗拉强度分别达到275MPa以上和610MPa以上，延伸率A50达到60％以上，0℃冲击功达到270J以上，200℃高温拉伸的屈服强度和抗拉强度分别达到155和425MPa以上。一种三代核电站高剪切强度特厚复合钢板的生产方法包括：组坯、轧制、调质热处理、分板。具体技术方案为：组坯：本专利技术的复合钢板采用双坯叠轧，钢坯对称复合组坯，组坯顺序至上而下为：不锈钢+碳钢+隔离剂+碳钢+不锈钢。将冶炼好的碳钢和304L奥氏体不锈钢钢坯分别进行开坯轧制；然后对钢坯进行表面机加工或酸洗处理，露出金属表面后进行复合组坯，钢坯为对称复合，上下两层为304L奥氏体不锈钢，中间两层为碳钢，在碳钢与304L奥氏体不锈钢之间为金属表面直接接触，在碳钢之间加入隔离剂，隔离剂为1300℃以下不发生化学反应和分解的氧化镁与氧化铝的混合物。然后对钢坯进行四边焊接封边，利用真空扩散泵进行抽真空处理，真空度低于100Pa即可。轧制工艺：加热温度控制在1200～1270℃，加热时间：10～15小时，单道次压下率在5％～15％，终轧温度控制在1050℃以上，轧后空冷。调质热处理：轧制后将对称的复合钢板在未分板的情况下进行热处理，调质热处理包括淬火和回火处理。其中，淬火处理：870～930℃，保温时间2～4min/mm，升温速率：1.0～1.5min/mm，达到钢板的完全奥氏体化温度，同时这一升温速率能够保证复合板中两种材质的受热稳定性，保证钢板淬火后的板型控制，出炉后立即水冷直到钢板温度至100℃以下。回火处理：620～660℃，保温时间3～6min/mm，升温速率：1.5～2.0min/mm，在该温度区间充分保温，保证钢中碳化物析出，并形成高温回火索氏体组织。分板：切除钢板四周，将对称的复合板一分为二，完成分板。成品钢板的厚度范围：29～110mm。有益效果：本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三代核电站高剪切强度特厚复合钢板及其制造方法，复合板由碳钢和不锈钢复合而成，碳钢化学成分满足RCCM标准中的18MND5要求，重量百分含量为C≤0.22％，Mn：1.15％～1.60％，P≤0.012％，S≤0.012％，Si：0.10％～0.30％，Mo：0.43％～0.57％，Ni：0.50％～0.80％，Cr≤0.25％，V≤0.03％，Cu≤0.20％，Al≤0.04％，余量为Fe和不可避免杂质元素，金相组织由回火索氏体组织组成；不锈钢采用304L奥氏体不锈钢，成分满足ASTM A240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C≤0.03％，Mn≤2.0％，Si≤0.75％，P≤0.045％，S≤0.030％，Cr：17.5％～19.5％，Ni：8.0％～12.0％、余量为Fe和不可避免杂质元素；成品复合钢板的厚度为29～110mm。
【技术特征摘要】
1.一种三代核电站高剪切强度特厚复合钢板及其制造方法，复合板由碳钢和不锈钢复合而成，碳钢化学成分满足RCCM标准中的18MND5要求，重量百分含量为C≤0.22％，Mn：1.15％～1.60％，P≤0.012％，S≤0.012％，Si：0.10％～0.30％，Mo：0.43％～0.57％，Ni：0.50％～0.80％，Cr≤0.25％，V≤0.03％，Cu≤0.20％，Al≤0.04％，余量为Fe和不可避免杂质元素，金相组织由回火索氏体组织组成；不锈钢采用304L奥氏体不锈钢，成分满足ASTMA240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C≤0.03％，Mn≤2.0％，Si≤0.75％，P≤0.045％，S≤0.030％，Cr：17.5％～19.5％，Ni：8.0％～12.0％、余量为Fe和不可避免杂质元素；成品复合钢板的厚度为29～110mm。2.一种如权利要求1所述的三代核电站高剪切强度特厚复合钢板的制造方法，钢板的生产工艺为：组坯、轧制、调质处理、分板，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：颜秉宇，孙殿东，王长顺，胡海洋，王爽，刘祥，李文斌，李广龙，胡昕明，王储，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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