JFE鋼鐵公司高耐蝕性復合鋼的開發
時間：2019-06-13
作者：無錫不銹鋼板
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1 前言
復合鋼是指在碳鋼或低合金鋼板的單面或雙面復合不銹鋼或鎳合金等其他金屬覆層的鋼材，作為結構材，其既具有必要的強度，還具有良好的耐蝕性，同時由于母材不需要采用與復合層相同的材質，因此價格相對低廉。復合鋼廣泛應用于造船、壓力容器和能源等產業中。本文介紹了JFE鋼鐵公司高耐蝕性復合鋼的開發及生產情況。
2 高耐蝕性復合鋼的生產方法
復合鋼包括軋制復合鋼、爆炸復合鋼和堆焊復合鋼等。JFE鋼鐵公司擁有世界上為數不多的大壓下量軋機，最大軋制載荷可達9000t。生產的軋制復合鋼不僅具有寬幅、長定尺的優點，還具有良好的平直度和板厚精度。圖1為復合鋼的生產流程。此外，JFE鋼鐵公司還能采用強化鋼板韌性的TMCP技術進行復合鋼的生產。圖2為TMCP模式軋制與傳統軋制工藝比較。TMCP技術不僅能無損于母材的焊接性能而得到強韌性，同時由于加速冷卻還能確保覆層材料的耐蝕性。
3 不銹鋼復合鋼
JFE鋼鐵生產的不銹鋼復合鋼可用于化學油輪、各種反應容器和耐腐蝕合金（CRA）等。其中具有代表性的產品包括覆層材料為鎳鉻系不銹鋼SUS304、SUS304L、SUS316、SUS316L以及鉻系不銹鋼SUS410S、SUS410L，母材為JIS標準、ASTM標準、ASME標準和API標準鋼種的不銹鋼復合鋼。
通過對比TMCP工藝最終加工溫度及加工后冷卻速度對SUS304及SUS316耐晶界腐蝕性的影響，發現加工后加速冷卻，能抑制覆層材料中的碳化物在冷卻過程中析出，即使不進行固溶化處理也能得到良好的耐蝕性。
在海水環境中，上述普通不銹鋼可能出現孔腐蝕、空隙腐蝕等情況。雖然迄今為止已經開發出多種耐海水腐蝕不銹鋼，但作為復合鋼的覆層材料使用時仍會出現耐蝕性變差的情況。因此JFE鋼鐵公司針對性開發了作為復合鋼覆層材料的耐海水腐蝕不銹鋼JSL310Mo，以25%Cr-4.5%Mo-0.2%N作為基本成分，適量添加Ni和微量B，不僅保證了優良的熱加工性能，還獲得了與復合鋼材料中進行過固溶熱處理材料相當的耐蝕性。圖3為以JSL310Mo作為覆層材料的不銹鋼復合鋼用于南極科考船船體吃水部位示意圖。由于其具有優異的耐蝕性，不銹鋼復合鋼未來將在破冰船、港灣鋼結構設施以及海水淡化裝置等領域得以廣泛應用。
4 鎳合金復合鋼
覆層材料不僅適用JIS NW4400(H4551)標準（鎳-銅合金板），還可適用UNS N06625,ASTM B443等國外標準，母材適用JIS G 3602（鎳及鎳合金復合鋼）中的眾多鋼種。這些鎳合金復合鋼所含Cl—濃度高，可適用于含H2S、CO2等腐蝕性氣體的石油、氣體生產、精煉設備及輸送管線等。JFE鋼鐵公司發現：通過降低鎳合金中的碳含量，可使?；瘜Ｓ脧秃箱摵蚑MCP型復合鋼的耐蝕性均等同于經固溶處理的材料。在此基礎上，JFE鋼鐵公司應用TMCP技術，成功生產了以API 5L×65為母材的UNS N08825 ASTM B424復合管材。
5 結語
目前，JFE鋼鐵公司擁有2000-3000t/月高耐蝕性復合鋼產能，其在生產復合鋼時充分應用TMCP技術優勢，提升了產品品質和經濟性。近年來，能源開發領域所承受的腐蝕環境更為苛刻，高耐蝕性復合鋼的需求量呈現不斷增長的趨勢，預計其將有更加廣闊的市場前景。