CN108950309B - 一种提高奥氏体不锈钢复合板晶界腐蚀性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高奥氏体不锈钢复合板晶界腐蚀性能的方法，所述方法包括制坯、加热和轧制工序。本发明在覆层和母板层加入铌、镍复合材料，在腐蚀介质中有钝化性，可以提高不锈钢的抗晶间腐蚀能力，同时减少过度层尺寸以及贫Cr区的产生；采用真空焊接制坯、钢坯加热处理工艺，实现生产最大厚度30mm、晶间腐蚀良好的产品，不需要进行固溶处理，具有较高的生产效率；在轧制时采用低温返红轧制方式，减少奥氏体不锈钢复合板复合层中晶界处碳化物（Cr23C6、Fe23C6），获得完全的奥氏体，增强镍铌镀层与奥氏体不锈钢的结合力，提高了不锈钢复合板的抗晶间腐蚀能力。本发明工艺简单，效果明显，操作性强，可大规模用于工业化生产。

Description

一种提高奥氏体不锈钢复合板晶界腐蚀性能的方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种提高奥氏体不锈钢复合板晶界腐蚀性能的方法。
背景技术
不锈钢具有较高的耐腐蚀性，主要是加入了Cr、Ni的缘故。加入的Cr、Ni与空气中的氧发生反应，表面形成一层致密的氧化膜，这种氧化膜在很多腐蚀介质中具有很高的稳定性，从而防止钢本身被腐蚀介质腐蚀。316奥氏体不锈钢是应用最为广泛的一种Cr-Ni不锈钢，具有良好的耐蚀性、耐热性和机械特性。
奥氏体不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于12%。当温度在450～850℃时，碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于Cr的扩散速度。因为室温时碳在奥氏体中的溶解度很小，约为0.02%～0.03%，而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值，故多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散，并和Cr化合，在晶间形成Cr的化合物，如Cr23C6等。研究表明，Cr晶粒内扩散速度比Cr沿晶界扩散速度小，内部的Cr来不及向晶界扩散，所以在晶间形成的碳化Cr，所需的Cr主要不是来自奥氏体晶粒内部，而是来自晶界附近，结果就使晶界附近的Cr含量大为减少，当晶界的Cr质量分数小于12%时，就形成所谓的“贫Cr区”，在腐蚀介质作用下，钝化膜遭到破坏，贫Cr区就会失去耐腐蚀能力，而产生晶间腐蚀。
Ni在不锈钢中的主要作用是形成并稳定奥氏体，使钢获得完全奥氏体组织，提高材料的韧性，同时可以起到很好的抗腐蚀能力。很多研究表明，镀镍层在腐蚀介质中有钝化性，可以提高不锈钢的抗晶间腐蚀能力，但镍的成本较高，增加不锈钢中镍的含量必然带动不锈钢成本的增加，不利于不锈钢应用产业的发展。
不锈钢复合板中的不锈钢层在一定条件下也会遭受腐蚀。晶间腐蚀就是不锈钢中常见的一种腐蚀形式，是在晶粒边界附近发生的、选择性的一种腐蚀现象。受这种腐蚀的设备或部件，表面上虽仍呈金属光泽，但因晶粒之间已失去联系，受到敲击时已没有金属的声音，钢质变脆。在微观上晶间腐蚀表现出因在晶界处出现析出相而贫铬和杂质聚集等现象，使得晶界很容易遭受腐蚀，以致于晶粒间失去结合力，金属强度完全丧失，导致设备突发性破坏。因此开发提高奥氏体不锈钢晶界腐蚀性能的方法势在必行。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种提高奥氏体不锈钢复合板晶界腐蚀性能的方法，该方法生产的奥氏体不锈钢钢板具有良好的晶间腐蚀性能、且不需要再进行固溶处理，生产效率高、成本低。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种提高奥氏体不锈钢复合板晶界腐蚀性能的方法，所述方法包括制坯、加热和轧制工序；所述制坯工序，采用两块相同尺寸规格的坯料进行对称焊接，且在两块坯料之间加入铌-镍复合材料；所述轧制工序，轧制后返红温度450～500℃。
本发明所述制坯工序，铌-镍复合材料的厚度为0.05～0.10mm。
所述制坯工序，铌-镍复合材料成分为Nb：30～52%、Ni：40～55%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
本发明所述制坯工序，坯料放置位置为：母板---铌、镍复合材料---奥氏体不锈钢---奥氏体不锈钢---铌、镍复合材料---母板。
本发明所述加热工序，坯料在加热时，最高加热温度1180～1200℃，加热时间4～7h，保温时间0.5～0.8h，保证坯料透烧均匀。
本发明所述轧制工序，轧制时二阶段开轧温度800～840℃。
本发明所述方法轧制钢板厚度为12～30mm。
本发明奥氏体不锈钢复合板晶界腐蚀性能检测标准参考GB/T4334。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明在覆层和母板层加入铌、镍复合材料，在腐蚀介质中有钝化性，可以提高不锈钢的抗晶间腐蚀能力，同时减少过度层尺寸以及贫Cr区的产生。2、本发明采用真空焊接制坯、钢坯加热处理工艺，实现生产最大厚度30mm、晶间腐蚀良好的产品，不需要进行固溶处理，具有较高的生产效率。3、本发明在轧制时采用低温返红轧制方式，减少奥氏体不锈钢复合板复合层中晶界处碳化物（Cr23C6、Fe23C6），获得完全的奥氏体，增强镍铌镀层与奥氏体不锈钢的结合力，提高了不锈钢复合板的抗晶间腐蚀的能力。4、本发明工艺简单，效果明显，操作性强，可大规模用于工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例304+Q235B不锈钢复合板厚度为12mm，其生产方法包括制坯、加热、轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）制坯工序：采用两块相同尺寸规格的坯料进行对称焊接，且在两块坯料之间加入铌-镍复合材料，复合材料的厚度在0.05mm，成分为Nb：52%、Ni：40%，其余为Fe和不可避免的杂质元素；
在制坯时，坯料放置位置为：母板（Q235B）---铌、镍复合材料---奥氏体不锈钢（304）---奥氏体不锈钢（304）---铌、镍复合材料---母板（Q235B）；
（2）加热工序：坯料在加热时，最高加热温度为1180℃，加热时间4h，保温时间0.5h，保证坯料透烧均匀；
（3）轧制工序：钢板轧制时，二阶段开轧温度800℃，轧制后返红温度450℃。
本实施例304+Q235B不锈钢复合板，钢板晶界腐蚀合格，试验方法按照GB/T4334标准中C法进行检验。
实施例2
本实施例321+Q345R不锈钢复合板厚度为19mm，其生产方法包括制坯、加热、轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）制坯工序：采用两块相同尺寸规格的坯料进行对称焊接，且在两块坯料之间加入铌-镍复合材料，复合材料的厚度在0.07mm，成分为Nb：45%、Ni：48%，其余为Fe和不可避免的杂质元素；
在制坯时，坯料放置位置为：母板（Q345R）---铌、镍复合材料---奥氏体不锈钢（321）---奥氏体不锈钢（321）---铌、镍复合材料---母板（Q345R）；
（2）加热工序：坯料在加热时，最高加热温度为1200℃，加热时间6h，保温时间0.65h，保证坯料透烧均匀；
（3）轧制工序：钢板轧制时，二阶段开轧温度820℃，轧制后返红温度470℃。
本实施例321+Q345R不锈钢复合板，钢板晶界腐蚀合格，试验方法按照GB/T4334标准中C法进行检验。
实施例3
本实施例304+SA516Gr70不锈钢复合板厚度为23mm，其生产方法包括制坯、加热、轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）制坯工序：采用两块相同尺寸规格的坯料进行对称焊接，且在两块坯料之间加入铌-镍复合材料，复合材料的厚度在0.08mm，成分为Nb：38%、Ni：52%，其余为Fe和不可避免的杂质元素；
在制坯时，坯料放置位置为：母板（SA516Gr70）---铌、镍复合材料---奥氏体不锈钢（304）---奥氏体不锈钢（304）---铌、镍复合材料---母板（SA516Gr70）；
（2）加热工序：坯料在加热时，最高加热温度为1190℃，加热时间6.5h，保温时间0.7h，保证坯料透烧均匀；
（3）轧制工序：钢板轧制时，二阶段开轧温度830℃，轧制后返红温度480℃。
本实施例304+SA516Gr70不锈钢复合板，钢板晶界腐蚀合格，试验方法按照GB/T4334标准中C法进行检验。
实施例4
本实施例316L+Q345B不锈钢复合板厚度为30mm，其生产方法包括制坯、加热、轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）制坯工序：采用两块相同尺寸规格的坯料进行对称焊接，且在两块坯料之间加入铌-镍复合材料，复合材料的厚度在0.08mm，成分为Nb：38%、Ni：52%，其余为Fe和不可避免的杂质元素；
在制坯时，坯料放置位置为：母板（Q345B）---铌、镍复合材料---奥氏体不锈钢（316L）---奥氏体不锈钢（316L）---铌、镍复合材料---母板（Q345B）；
（2）加热工序：坯料在加热时，最高加热温度为1200℃，加热时间6h，保温时间0.8h，保证坯料透烧均匀；
（3）轧制工序：钢板轧制时，二阶段开轧温度830℃，轧制后返红温度480℃。
本实施例316L+Q345B不锈钢复合板，钢板晶界腐蚀合格，试验方法按照GB/T4334标准中C法进行检验。
实施例5
本实施例304+A36不锈钢复合板厚度为15mm，其生产方法包括制坯、加热、轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）制坯工序：采用两块相同尺寸规格的坯料进行对称焊接，且在两块坯料之间加入铌-镍复合材料，复合材料的厚度在0.10mm，成分为Nb：30%、Ni：55%，其余为Fe和不可避免的杂质元素；
在制坯时，坯料放置位置为：母板（A36）---铌、镍复合材料---奥氏体不锈钢（304）---奥氏体不锈钢（304）---铌、镍复合材料---母板（A36）；
（2）加热工序：坯料在加热时，最高加热温度为1190℃，加热时间7h，保温时间0.8h，保证坯料透烧均匀；
（3）轧制工序：钢板轧制时，二阶段开轧温度840℃，轧制后返红温度500℃。
本实施例304+A36不锈钢复合板，钢板晶界腐蚀合格，试验方法按照GB/T4334标准中C法进行检验。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种提高奥氏体不锈钢复合板晶界腐蚀性能的方法，其特征在于，所述方法包括制坯、加热和轧制工序；所述制坯工序，采用两块相同尺寸规格的坯料进行对称焊接，且在两块坯料之间加入铌-镍复合材料；所述轧制工序，轧制后返红温度450～500℃。
2.根据权利要求1所述的一种提高奥氏体不锈钢复合板晶界腐蚀性能的方法，其特征在于，所述制坯工序，铌-镍复合材料的厚度为0.05～0.10mm。
3.根据权利要求1所述的一种提高奥氏体不锈钢复合板晶界腐蚀性能的方法，其特征在于，所述制坯工序，铌-镍复合材料成分为Nb：30～52%、Ni：40～55%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种提高奥氏体不锈钢复合板晶界腐蚀性能的方法，其特征在于，所述制坯工序，坯料放置位置为：母板---铌-镍复合材料----奥氏体不锈钢---奥氏体不锈钢---铌-镍复合材料----母板。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种提高奥氏体不锈钢复合板晶界腐蚀性能的方法，其特征在于，所述加热工序，坯料在加热时，最高加热温度1180～1200℃，加热时间4～7h，保温时间0.5～0.8h，保证坯料透烧均匀。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种提高奥氏体不锈钢复合板晶界腐蚀性能的方法，其特征在于，所述轧制工序，轧制时二阶段开轧温度800～840℃。
7.根据权利要求1-3任意一项所述的一种提高奥氏体不锈钢复合板晶界腐蚀性能的方法，其特征在于，所述方法轧制钢板厚度为12～30mm。
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