宝山钢铁股份有限公司 轧制复合钢板/卷

高性价比复合材料解决方案,覆盖多行业应用需求

前言

轧制复合钢板,是以碳素结构钢、低合金高强度结构钢或高强度调质钢作为基板,利用复合轧制技术,单面或双面与不锈钢、特殊钢等材料的复板进行组织程度的结合后,得到的复合材料钢板。

轧制复合钢板兼具不同钢种的材料特性:基板提供结构部件所需的强度及加工性能,复板具备优良的耐蚀性、耐磨性、高强度等功能特性。相比完全使用复板材料的产品,轧制复合钢板性价比更高、性能更优,是高效的复合材料产品。

宝钢轧制复合钢板可应用于核电、水电、压力容器、船板、结构用钢、管线、装饰等多个行业领域。依托宝钢高等级厚板生产技术及历年科研成果,已实现厚板、热轧、冷轧产线全覆盖,可为用户提供多种厚度规格的轧制复合钢板/卷。

公司概况

宝钢以钢铁为主业,专注生产高技术含量、高附加值钢铁精品,已形成普碳钢、不锈钢、特钢三大产品系列。

宝钢拥有两条宽厚板产线及多条热轧、冷轧产线,可满足市场多品种、多规格产品需求。钢铁产品通过全球营销网络,在服务国内市场的同时,出口至日本、韩国、欧美等四十多个国家和地区,广泛应用于汽车、家电、石油化工、机械制造、能源交通、金属制品、航天航空、核电、电子仪表等行业。

轧制复合特点

复合生产技术主要分为机械复合、爆炸复合、轧制复合三种:机械复合多用于直接生产复合钢管;爆炸复合与轧制复合可先生产复合钢板,再进一步加工为复合钢管或热轧、冷轧复合钢板/卷。

宝钢轧制复合技术优势

宝钢复合钢板/卷采用轧制复合技术生产:经组坯等准备工作后,在常规轧线上通过加热和轧制技术实现复板与基板(两层或三层)的组织结合,生产流程与普通钢材基本一致。

爆炸复合技术则通过在复板上铺设炸药,利用爆炸产生的瞬时超高压和超高速冲击能实现金属层间固态冶金结合。

相比爆炸复合,轧制复合技术在可基本完全替代其功能的前提下,具备更精确的尺寸控制精度、更优异的结合面质量及更稳定的复合组织性能,能提升用户使用体验,更利于后期加工应用。

复合板生产工艺流程

流程环节 具体步骤
原料准备 铁矿石(Iron ore)→ 煤炭(Coal)→ 炼铁(Iron making)→ 炼钢(Steel making)→ 连铸(Continuous casting)
基板与复板处理 基板(Base steel)表面清理(Surface cleaning)、复板(Cladding steel)制备
复合轧制 组坯(Billet making)→ 再加热(Reheating)→ 除鳞(Descaling)→ 复合轧制(Clad rolling)→ 平整(Leveling)
后续加工与检测 淬火(Quenching)→ 热处理(Heat treatment)→ 探伤(UT)→ 切割(Cutting)→ 矫平(Flattening)→ 喷砂处理(Blasting treatment)→ 标识(Marking)→ 交付(Delivering)

钢种适用标准

1. 复合钢板整体标准

标准类型 标准编号及名称
中国国家标准 NB47002.1-2009、GB/T8165-2008(不锈钢复合板)
国际标准(ASTM) ASTM A263-2012(铬系不锈钢复合板)、ASTM A264-2012(铬镍不锈钢复合板)、ASTM A265-2012(镍和镍合金复合板)

2. 复板材料标准

标准类型 标准编号及名称
中国国家标准 GB/T 4237(不锈钢热轧钢板和钢带)、GB 24511(承压设备用不锈钢钢板及钢带)、GB/T 2054-2013(镍及镍合金板)
国际标准(ASTM) ASTM A240/A240M(压力容器及通用用途铬和铬镍不锈钢板、薄板和钢带)

宝钢复合板产品分类

1. 按产线分类

序号 产线(Production line) 厚度范围(mm) 宽度范围(mm)
01 厚板(Heavy plate) 5-400 900-4500
02 热轧卷(Hot rolled coil) 1.5-25.4 600-1600
03 冷轧卷(Cold rolled coil) 0.17-4.5 700-1500

2. 按复合层数分类

序号 复合层数(Cladding layer quantity)
01 单面复合(Single side cladded)
02 双面复合(Double side cladded)

3. 按复层钢板类别分类

基层材料(Base material) 复层材料(Cladding material)
常用牌号 特性与主要用途 复层类别 GB牌号 AISI牌号 特性与主要用途
Q235A、Q235B、Q235C、Q345A、Q345B、Q345C、SS400、Q245R、Q345R 一般强度级别结构用钢及压力容器用钢,综合力学性能较好 奥氏体不锈钢 12Cr17Ni7、12Cr18Ni9、06Cr19Ni10、022Cr19Ni10、10Cr18Ni12、06Cr20Ni11、06Cr23Ni13、06Cr25Ni20 301、302、304、304L、305、308、309S、310S 应用广泛,在强氧化性、中性和弱还原性介质中耐蚀性优良,塑性、韧性及焊接性好,用于石油、化工、核能、医疗器械、食品加工、建筑装饰等行业
Q390、Q420、Q460、Q550、Q690、S355M、S420M、S460M、X52、X65、X70 较高强度级别结构用钢(工业结构与设施)、石油天然气长输管线用钢,综合性能良好 015Cr20Ni18Mo6、06Cr17Ni12Mo2、022Cr17Ni12Mo2、0Cr18Ni12Mo3Ti、06Cr19Ni13Mo3、022Cr19Ni13Mo3、06Cr18Ni11Ti、06Cr18Ni11Nb 312、316、316L、316Ti、317、317L、321、347
12CrMo、12CrMoR、14CrMo、14CrMoR、15CrMo、15CrMoR、SA516Gr.70、SA387Gr.11、SA387Gr.12、SA387Gr.22、SA533CL1 高温压力容器用钢,具备一定耐高温性能及良好综合力学性能 双相不锈钢 022Cr23Ni5Mo3N、022Cr23Ni4MoCuN、022Cr25Ni6Mo2N、022Cr25Ni7Mo4N 2205、2304、2506、2507 兼具奥氏体和铁素体不锈钢优点,用于石油、化工容器、海水处理设施等
A/B/D/E、DH32、DH36、EH36、EH40、FH36、FH40 不同强度级别与使用温度的造船用钢,满足各国船级社材料规范要求 铁素体不锈钢 06Cr13Al、10Cr15、10Cr17、10Cr17Mo、019Cr21CuTi 405、429、430、434、443 耐点蚀、缝隙腐蚀及氯化物应力腐蚀性能好,用于耐海水设备、有机酸与制碱设备
马氏体不锈钢 12Cr12、12Cr13、06Cr13、20Cr13/30Cr13、14Cr17Ni2 403、410、410S、420、431 适用于对强度、硬度、耐磨性要求高,耐腐蚀性要求较低的领域
- - 沉淀硬化型不锈钢 05Cr17Ni4Cu4Nb、07Cr17Ni7Al、07Cr15Ni7Mo2Al 630、631、632 高强度、高韧性且耐蚀性良好,作为耐磨、耐蚀、高强度结构件

宝钢复合板的供货能力

复合板的应用领域

1. 电力工程

水电工业中,用于排沙底孔、导流底孔的钢衬,以及船闸廊道、闸坂的衬板等,需满足高耐磨性、抗冲击性及适当耐蚀性要求,主要应用于料仓、料斗、溜槽、脱水器等部位。

随着环保要求提升,火电厂烟气脱硫工程(降低空气中SO₂)中,不锈钢复合钢板成为首选材料。

2. 压力容器与储罐

不锈钢复合板可减少贵重金属消耗,大幅降低工程造价。基板与不锈钢复层形成牢固冶金结合,机械性能良好,可进行热压、冷弯、切割、焊接等加工。

根据储罐用途,基层可选用Q235B、Q345R等普碳钢或容器钢,复层可选用304、316L、双相不锈钢等,材质与厚度可自由组合,满足不同化工储罐性能需求。

3. 石油化工

复合板广泛用于制造石化设备的容器、塔器、换热器、管道等。在高硫、高盐、高酸度原油炼制中,减压塔、吸收塔、分馏塔、稳定塔等主要设备可采用不锈钢复合板替代普通容器钢板或不锈钢板,有效提升防腐蚀、耐高温性能,延长设备使用年限。

在石油、天然气及高H₂S、SO、含氮离子气田开发中,不锈钢复合板优势更为明显。

4. 煤化工领域

我国煤炭资源丰富,煤化工产业对新型节能材料需求旺盛。不锈钢复合板凭借优良性能,在煤化工的气化、液化、焦化、焦油化工及合成设备中广泛应用。

5. 建筑模台用

随着建筑产业化发展,建筑模台用钢板需求增长。当前市场以碳钢模台板为主,部分高端产品采用纯铁素体或奥氏体不锈钢,但存在碳钢板耐蚀性差、光洁度低,铁素体不锈钢强韧性差,奥氏体不锈钢无磁性等缺陷。

通过碳钢与铁素体不锈钢复合,可实现模台用复合板耐蚀性与强韧性的最佳匹配,应用前景广阔。

6. 移动容器及配套运输设备

用于制造乙二醇、橄榄油、化工原料等液体的贮罐及专用槽车。

宝钢复合板质量

1. 尺寸精度

以不锈钢复合钢板为例:某批次产品控制目标为基板厚度62mm、复板厚度7mm,厚度公差要求均为(0-2mm),已成功生产并供货,尺寸精度满足要求。

2. 结合界面质量

宝钢复合板结合界面冶金结合牢固,宏观形貌平整,显微组织无明显缺陷。例如:

3. 剪切强度

核电不锈钢复合板(SA-533TypeB Cl.1+SA-240 Type304L)剪切强度实绩:交货状态为QT+SPWHT,复合板厚度70mm,头部试样实测剪切强度350-460MPa,远超≥310MPa的技术要求。

4. 弯曲性能

不锈钢复合板弯曲试验符合GB/T 6396-2008(外弯、侧弯)及ASME SA264(结合强度)标准,弯曲后受拉面无开裂。例如三层复合板304L+Q235B+304L弯曲试验均合格。

5. 硬度性能

以304L+Q235B+304L热轧卷为例:热轧态复层硬度Hv 259,基层硬度Hv 152;冷轧固溶态复层硬度Hv 169,基层硬度Hv 181,硬度分布均匀。

6. 拉伸性能

304L+Q235B+304L热轧卷板拉伸试验中,拉伸断口无分层,力学性能稳定。

7. 焊缝耐蚀性能

以1.5mm规格304L+Q235B+304L冷轧不锈钢复合板为例,焊缝正面及背面耐蚀性良好;晶间腐蚀试验(ASTM A262 E标准)无明显腐蚀缺陷。

8. 不锈钢表面加工性能

可实现多种表面加工,如8K镜面、No.4表面、HL表面,冷轧板纵向剪切面平整无毛刺。

复合板试验设备

1. 全自动拉伸试验机

性能指标 参数
最大负荷(Max. load) 1600KN
力值精度(Accuracy) 0.5级(I级)
引伸计(Extensometer)标距长度 10mm-205mm
引伸计精度(Accuracy) I级
速度(Speed) 0.001-300mm/min

2. 示波冲击试验机

性能指标 参数
最大冲击能量(Max. Impact Energy) 750J
试验能量范围(Test range) 80%*750J
适用标准(Standards) ASTM/JIS/ISO/GB
冲击速度(Impact speed) 5.42 m/s
表盘和光栅数据采集装置分辨率 360/10000 = 0.036°
试样低温箱(Low temperature testing box) 室温(Room temp)~ -196 ℃

3. 腐蚀试验设备

设备名称 性能指标 参数
多通道恒电位仪 恒电位范围(Potential range) ±10V
恒电流范围(Current range) 10nA~400mA
通道数(Channel num) 5
电流精度(Accuracy of current) 0.5%
点腐蚀仪 扫描范围(Scanning range) 120mm×90mm
灵敏度(Sensitivity) 1mV
针步分辨率(Stitch resolution) 0.5μm
振动幅度(Amplitude) 0~60μm
晶间腐蚀装置 电炉功率(Power of electric furnace) 1000W
循环腐蚀试验箱 温度控制(Temperature range) 室温(Room temp)~60 ℃
湿度控制(Humidity range) 可达到饱和湿度(100%)
喷雾能力(Spray capacity) 1-2ml/h

4. 剪切试验机

配备专业剪切试验机及剪切试验装置,可精准测试复合板结合面剪切强度,满足产品质量检测需求。

复合板的焊接

1. 适用场合及要求

主要针对工业结构用不锈钢复合板,复合板总厚度不小于4mm。基层与复层材料的化学成分及性能需满足各自材料标准要求。

2. 不锈钢复合板焊接性特点

焊接性需关注两方面:一是基层碳钢与复层不锈钢各自的焊接性;二是基层与复层焊缝金属相互稀释对接头性能的影响。

为降低稀释作用,需在基层与复层间焊接过渡层,并通过合理选择焊接材料与工艺保证质量。

3. 基层与复层材料焊接性

工业结构用不锈钢复合板基层多为低碳钢或低合金高强钢,焊接性较好;复层不锈钢焊接性因种类不同存在差异,具体如下:

复层种类 典型钢种 焊接性特点
奥氏体不锈钢(A) 022Cr19Ni10(304L)、022Cr17Ni12Mo2(316L)、06Cr18Ni11Ti(321) 1. 热裂纹敏感性较大;2. 焊接接头晶间腐蚀及应力腐蚀倾向明显;3. 可能出现δ铁素体或σ相导致低温脆化;4. 整体焊接性良好。
铁素体不锈钢(F) 10Cr15(429)、10Cr17(430) 1. 部分场合冷裂敏感性较高;2. 热影响区粗晶区存在粗晶脆化及σ相脆化;3. 敏化温度区间热影响区易因碳氮化物析出产生晶间腐蚀。
马氏体不锈钢(M) 12Cr13(410)、20Cr13/30Cr13(420) 1. 淬硬倾向大,易产生冷裂纹;2. 调节碳含量可获得强韧性较好的低碳马氏体,改善焊接性;3. 适当焊后热处理可提升接头综合性能。
沉淀硬化型不锈钢(PH) 05Cr17Ni4Cu4Nb(630)、07Cr17Ni7Al(631) 1. 焊接性良好,无需焊前预热及后热;2. 需进行与母材相同的析出硬化时效处理,保证接头强度与耐蚀性。

4. 过渡层设计原则与焊接性

设计原则:1. 避免焊缝成分失配产生马氏体组织及脆化;2. 弥补基层稀释导致的合金元素降低,保证耐蚀性;3. 具备良好塑性与韧性,避免结构应力开裂。

焊接性特点:工业常用25Cr-13Ni(Mo)、25Cr-20Ni(Mo)型焊接材料,存在热裂纹倾向,需采取措施降低晶间腐蚀倾向,且过渡层不宜过厚(保证成分平稳过渡即可)。

5. 焊接材料选择

选择原则:1. 基层焊材与基层碳钢等强匹配,保证强韧性;2. 过渡层焊材实现成分平稳过渡;3. 复层焊材与同质不锈钢一致,保证成分匹配。

基层、过渡层及复层焊材推荐方案详见文档原表(表格内容已整合至分类章节,可参考对应标准选择)。

6. 焊接工艺要求

7. 焊后处理与质量检验

焊后需清除焊缝及两侧焊渣、焊瘤、飞溅物;大厚度复合板结构件建议进行焊后热处理,消除残余应力,提升抗应力腐蚀能力。

质量检验由持证专业人员执行,包括工序检验(合格后方可进入下道工序)和成品检验(外观、无损检测、压力试验、密封性试验、力学性能试验、耐蚀性试验等)。

复合板的运输、存储、切割

1. 运输要求

2. 存储要求

3. 切割方式

复合板可采用等离子切割或机械式剪力切割,切割后需保证断面平整无缺陷。

典型产品介绍

1. 核电安注箱复合板(SA-240 Type304L+SA-533TypeB Cl.1)

背景:用于国核压水堆示范工程CAP1400核电站安注箱,对结合面剪切强度及探伤要求高,生产难度大。

工作条件:安注箱是核电站应急安全设备,反应堆压力降至中压时快速注入硼酸液防止燃料棒熔化,质保要求严苛。

产品要求:需通过拉伸、冲击、落锤、剪切、弯曲、晶间腐蚀、显微硬度等力学性能测试;超声、磁粉、渗透、结合率等无损检测;碳钢与不锈钢厚度精度要求高。

性能实绩:厚度62+7mm,横向拉伸下屈服强度555MPa、抗拉强度661MPa、伸长率25%;0℃纵向冲击值230J;剪切强度393MPa;180°弯曲(直径3.5a)合格。

供货情况:2015年3月供货,规格2000-2600mm(宽)×4000-7000mm(长),共21张,总重149.6吨。

2. 高酸性环境烟气管道复合板(S31254+Q345B)

背景:S31254为超级奥氏体不锈钢(Cr、Ni、Mo含量高,耐蚀性极佳),此前该复合板多为进口或国内爆炸复合生产。

工作条件:服役于高温(>50℃)、强酸性(PH=2-3)严苛腐蚀环境。

产品要求:需通过拉伸、冲击、剪切、弯曲、点腐蚀、晶间腐蚀、焊接性能及焊缝耐蚀性测试;超声检测及复合率要求高;厚度精度控制严格。

性能实绩:厚度8-20mm,横向拉伸下屈服强度450MPa、抗拉强度650MPa、伸长率30%;0℃纵向冲击值300J;剪切强度460MPa;180°弯曲(直径2a)合格。

3. 镍基合金复合板(825+X65)

背景:油气田常含硫化氢、氯离子等腐蚀性离子,825镍基合金复合管线钢兼具碳钢强度韧性与镍基合金耐蚀性。

工作条件:适用于石油化工等强酸性介质环境,如原油气田运输管道及储罐,保证高硫、高酸值环境下的安全性与长使用寿命。

产品要求:需通过室温/高温拉伸、低温冲击、落锤、剪切、弯曲、显微硬度、断裂韧性测试;内复层点腐蚀、晶间腐蚀、模拟环境应力腐蚀测试;基材HIC、SSC腐蚀测试;满足ASTM A265 Class1结合要求,厚度精度与表面质量要求高。

性能实绩:厚度3+22mm,横向拉伸下屈服强度500MPa、抗拉强度594MPa、伸长率46%;-20℃纵向冲击值339J;剪切强度397MPa;DWTT温度-10℃,剪切面积分数100%。

供货情况:与中石油下属公司联合评定复合板制管,成功试制Φ610mm复合管,性能满足要求。

4. 电梯轿厢装饰用冷轧复合板(304L+BDT01+304L)

背景:以碳钢为基体,双面连续包覆不锈钢的双金属节能材料,节约镍铬贵金属,降低成本,兼具不锈钢耐蚀性与碳钢力学性能。

工作条件:适用于大气腐蚀环境下的装饰领域(尤其电梯轿厢面板),需良好表面装饰性、成形性及304不锈钢同级耐蚀性。

产品要求:表面无划伤、麻点、折痕、污染;具备良好界面结合力、抗折弯及焊接性能;耐蚀性与常规304不锈钢一致;力学性能、尺寸精度及板形控制严格。

性能实绩:下屈服强度395MPa、抗拉强度540MPa、伸长率32%;基层硬度158Hv;杯突值11.5mm;深拉延LDR 2.2;180°冷弯(4d)合格。

供货规格:容器包覆面板(0.89、1.2、1.4、1.8×1219×C)、电梯面板(1.2×1219×C)、金属门板(1.2×1219×C)。

5. 模台专用铁素体不锈钢复合板

背景:混凝土预制件模台板是建筑产业化关键材料,纯碳钢易锈蚀、纯铁素体不锈钢强韧性差,复合板可平衡两者优缺点。

工作条件:用于高表面质量混凝土预制件生产,需良好表面光洁度、耐蚀性及磁性(保证侧模板安装)。

产品要求:表面无麻点、折痕、污染;平整度高;复层耐蚀性好;强度、韧性及结合性能优异。

性能实绩:厚度10mm,横向拉伸下屈服强度400MPa、抗拉强度540MPa、伸长率36%;0℃纵向冲击值131J;180°面弯(2d)合格;点蚀电位220-350mv;240h盐雾腐蚀试验合格。

供货规格:10×3000~4000mm×12000mm。

6. 双相不锈钢复合板(S32205+Q345C)

背景:双相不锈钢复层耐磨、耐蚀(尤其抗氯离子腐蚀),碳钢基材保证低温韧性、可焊性及可加工性,近年用于水电、石油化工领域。

工作条件:适用于高耐磨、高耐蚀环境(含氯离子腐蚀环境),如水电站含沙高速水流涵洞、石油化工管道及设备。

产品要求:需通过拉伸、冲击、剪切、粘结、弯曲、显微硬度测试;超声波探伤(结合率一级);板形及厚度精度要求高。

性能实绩:厚度4+20mm,横向拉伸下屈服强度545MPa、抗拉强度638MPa、伸长率22%;0℃纵向冲击值296J;剪切强度400MPa;180°弯曲合格;粘结强度414MPa。

供货规格:4+20×12000mm×3000mm。

7. 耐磨管道复合钢板(30Cr13+Q235B)

背景:30Cr13为马氏体不锈钢(C、Cr含量高),兼具极强耐磨性与一定耐蚀性。

工作条件:服役于一定温度(≤150℃)、强耐磨、弱腐蚀环境。

产品要求:需通过碳钢基层冲击、复合面剪切、不锈钢层硬度及耐磨性测试;超声检测及复合率要求高;厚度精度控制严格。

性能实绩:厚度10-50mm,复层硬度57HRC、基层硬度115HB;0℃纵向冲击值50J;剪切强度350MPa;180°弯曲(≥6a)合格。

供货情况:2015年9月供货,规格6+8×2500-3000mm×12000mm,共89张,总重300吨。

8. 耐蚀管道复合钢板(316L+Q345B)

背景:316L为奥氏体不锈钢(Cr、Ni含量高,含Mo),耐蚀性较佳。

工作条件:服役于一定温度(≤50℃)、弱酸性(PH=5-6)、氯离子浓度100-1000ppm波动的腐蚀环境。

产品要求:需通过拉伸、冲击、剪切、弯曲、点腐蚀、晶间腐蚀、焊接性能及焊缝耐蚀性测试;超声检测及复合率要求高;厚度精度控制严格。

性能实绩:厚度8-20mm,横向拉伸下屈服强度430MPa、抗拉强度580MPa、伸长率30%;0℃纵向冲击值300J;剪切强度450MPa;180°弯曲合格。

供货情况:2015年9月供货,规格3+10×2500-3000mm×12000mm,共51张,总重160吨。