[发明专利]一种加氢反应釜筒体用复合钢板的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域，具体涉及一种加氢反应釜筒体用复合钢板的制造方法。

背景技术

随着科学技术的不断进步，化工和制药等行业所需的山梨醇、木糖醇等产品都是采用加氢反应釜设备进行生产。目前，设备的大型化是其发展的一个必然趋势，反应釜容积越大，对生产过程中的工作压力和温度等要求也越严格，如对于30m³加氢反应釜工作压力要求达到15MPa，工作温度要达到200℃。虽然一般的碳钢和搪瓷结构的反应釜能够满足压力和工作温度的要求，但其耐腐蚀性能远不能满足生产的需求；如果反应釜全部采用不锈钢制造，虽然能满足耐腐蚀性能和工作温度要求，但其工作压力达不到要求，为了使其压力满足设计要求，不锈钢反应釜筒体的厚度就必须达到100mm以上，这样其成本会大幅度提高，是普通碳钢的三倍以上。

专利CN101584975A“加氢反应釜筒体”中提出了由碳钢层和不锈钢层采用爆炸工艺复合的板材生产加氢反应釜筒体的技术，可以有效地解决上述问题，而爆炸复合工艺是利用炸药爆炸产生的巨大冲击力使两种材料结合在一起，会产生巨大的噪音，影响周边环境；同时由于爆炸复合需要母材性能（韧性、冲击性能等）、炸药性能（爆速稳定、安全等）、初始参数（单位面积炸药量、基复板间距等）和动态参数（碰撞角、复板碰撞速度）等与系统参数密切配合，复合板的成品率及质量难于精确控制；爆炸复合法生产成本较高，复合板尺寸越大，爆炸复合的条件要求和成本就越高，采用该方法生产大尺寸复合板受到一定的限制。

发明内容

本发明为了克服上述问题，提供一种加氢反应釜筒体用复合钢板的制造方法，采用气体保护焊、埋弧焊和真空电子束焊组合焊接工艺将厚度300-600mm的普通碳钢坯料和10-60mm不锈钢四周焊合，焊接好的复合坯料经加热后再采用中厚板轧机轧制成100mm以上的碳钢-不锈钢复合板材，最终用于加氢反应釜筒体的制造。产品性能优良，具备优异的耐腐蚀性和高耐压性。

本发明通过以下技术方案实现：一种加氢反应釜筒体用复合钢板的制造方法，包括以下步骤：

（1）选用四周相同尺寸(即长度、宽度相等，厚度可以不同）的碳钢坯料和不锈钢坯料为原料；

（2）将所有碳钢坯料和不锈钢坯料拟焊接面的三条边通过火焰切割或刨、铣等形式加工坡口，坡口深度10-40mm，坡口角度15-35°；将碳钢坯料和不锈钢坯料叠放在一起，组齐对正，并旋转90°竖直放置，然后采用气体保护焊的焊接方式，对碳钢坯料和不锈钢坯料有坡口的三个面上的边缝进行打底焊接，再采用埋弧自动焊进行填充及盖面焊接，最后将剩余面上的边缝在高真空下进行真空电子束焊接，组焊成复合坯料；

（3）对焊接好的复合坯料装车底式炉或均热炉加热，出炉温度控制在1160～1280℃；

（4）出炉后轧制，采用二阶段轧制法，第一阶段开轧温度1000～1150℃，第二阶段开轧温度820～920℃，中间坯厚度不小于成品复合钢板厚度的1.4倍；

（5）对轧后复合钢板进行缓冷。

所述步骤（1）不锈钢坯料厚度为10-60mm，碳钢坯料厚度为300-600mm。

所述步骤（2）碳钢坯料和不锈钢坯料，其焊接前通过铣床、刨床等机加工方法，去除待复合表面的氧化铁皮、油污等，实现表面洁净。

所述步骤（2）气体保护焊，其焊丝直径1.2-2.0mm，焊接电压20-35V，焊接电流120-400A，焊接速度250-600mm/min，焊丝干伸长度15-25mm，保护气体CO₂或Ar+CO₂，保护气体流量15-25L/min，熔深5-20mm。

所述步骤（2）埋弧自动焊，其焊丝直径4.0-6.0mm，焊接电压30-45V，焊接电流250-1600A，焊接速度250-600mm/min，焊丝干伸长度25-45mm，熔深10-30mm。

所述步骤（2）真空电子束焊接，其焊接电压30-150KV，真空度高于1×10^-1Pa，焊接电流100-500mA，焊接速度50-700mm/min，熔深20-50mm。

本发明对焊接好的大厚度坯料采用车底式炉或均热炉进行加热，适当增加高温段保温时间，确保钢板烧透、烧均匀。

本发明轧制过程中采用二阶段轧制法，在第一阶段进行高温低速大压下轧制，通过反复再结晶过程细化晶粒；第二阶段采用控制轧制，增加相变形核点细化晶粒，中间坯1.4倍成品厚度是为了保证二阶段轧制过程的累积变形量。