本发明属于复合板制造技术领域，具体涉及一种大规格、薄复层镍基合金/管线钢复合板的制备方法。
背景技术：
镍基合金/管线钢复合板因具备良好的耐蚀性能，特别是耐co2和h2s腐蚀性能及管线钢高的冲击韧性，因此被广泛应用于石油管道、化工、海洋工程等行业。
在满足使用性能的前提下，薄复层的镍基合金/管线钢复合板能进一步降低制造成本。随着我国经济不断向前发展，装备大型化的发展趋势愈来愈明显，薄复层的镍基合金/管线钢复合板的需求也日益迫切
大规格、薄复层镍基合金/管线钢复合板既需要采用特定的加工方法使得其达到所需尺寸的要求，同时也需要在加工过程中保证同时也需要在加工过程中保证镍基合金和管线钢的组织和性能都满足各自要求。但是，目前这些常规的生产方法在生产大规格、薄复层镍基合金/管线钢复合板方面存在着各种各样的问题。如采用离心铸造+轧制的方法生产大规格、薄复层镍基合金/管线钢复合板工艺复杂、同时易出现内表面质量差、内孔尺寸不准确、金属收得率低等问题。使用爆炸焊接法生产大规格、薄复层镍基合金/管线钢复合板易出现边部失稳、局部区域熔化和结合质量差等问题，特别是石油管道用的镍基合金/管线钢复合板，一般为长度≥10000mm，宽度≤2000mm复合板，这样规格的复合板单纯爆炸焊接难度很大。采用直接轧制法生产大规格、薄复层镍基合金/管线钢复合板操作复杂，由于需要真空组坯，该生产方法对设备要求也高。爆炸焊接+轧制的方法可以发挥爆炸焊接和轧制两种方法的优点，但是常规的轧制工艺难以生产出满足各项要求的大规格、薄复层镍基合金/管线钢复合板，如由于镍基合金与管线钢的变形不协调所产出的翘曲问题不但使轧制过程难以顺利进行，板型难以保证，同时复合板头部出现过多无镍基合金包覆部分，造成复合板成品率低下。并且，一般情况下传统轧制过程中镍基合金和管线钢轧制温度相同，由于两种金属各自最优的轧制温度区间不同，所以传统轧制工艺也难以在轧制后使镍基合金与管线钢的组织性能都能满足要求。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种大规格、薄复层镍基合金/管线钢复合板的制备方法。该制备方法采用爆炸焊接制坯，在异步轧制之间将复合板坯料的管线钢板和镍基合金板降至不同的温度，满足其各自开坯轧制的需要，且复合板坯料的两侧面向内形成温度梯度，充分发挥了温度梯度和异步轧制组合带来的技术的优势，协调了镍基合金和管线钢在轧制过程中出现的变形不均匀，保证异步轧制后得到的镍基合金/管线钢复合板的平直，并使轧制镍基合金/管线钢复合板轧制过程顺利进行，最后制备的大规格、薄复层镍基合金/管线钢复合板既保证了复层镍基合金的耐蚀性，又保证基层管线钢的拉伸性能和冲击韧性，以及复合板的结合强度等性能要求满足nb/t47002.2标准要求，甚至降低了对轧机轧制力的要求。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种大规格、薄复层镍基合金/管线钢复合板的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将作为复层的镍基合金板和作为基层的管线钢板通过爆炸焊复合制成复合板坯料；所述镍基合金板的长度为1050mm～6100mm，宽度为550mm～2100mm，厚度为2mm～12mm，所述管线钢板的长度为1000mm～6000mm，宽度为500mm～2000mm，厚度为16mm～200mm；
步骤二、将步骤一中得到的复合板坯料进行校平处理，然后置于加热炉中加热至1050℃～1300℃，并保温2h～6.5h后出炉；
步骤三、将步骤二中出炉后的复合板坯料进行冷却处理，使得复合板坯料的管线钢板表面的温度降至850℃～1150℃，使复合板坯料的镍基合金板侧表面的温度降至1000℃～1250℃，则复合板坯料由两侧面向内形成温度梯度；所述复合板坯料的管线钢板表面的温度小于所述复合板坯料的镍基合金板侧表面的温度；
步骤四、将步骤三中经冷却处理后形成温度梯度的复合板坯料送入异步轧机中进行多道次的异步轧制，冷却后得到长度不小于10000mm，宽度为500mm～2000mm，厚度为9mm～44mm的镍基合金/管线钢复合板，其中镍基合金/管线钢复合板中镍基合金板的厚度为1mm～4mm；所述镍基合金/管线钢复合板的剪切强度不小于210mpa；所述异步轧制的总压下率为50％～90％，每道次的异步轧机的异速比为1.05～1.30。
上述的一种大规格、薄复层镍基合金/管线钢复合板的制备方法，其特征在于，步骤一中所述镍基合金的牌号为unsn06625、unsn08825、unsn06600或unsn10276。
上述的一种大规格、薄复层镍基合金/管线钢复合板的制备方法，其特征在于，步骤一中所述管线钢的牌号为x56、x60、x65或x70。
上述的一种大规格、薄复层镍基合金/管线钢复合板的制备方法，其特征在于，步骤三中每道次的压下率为10％～30％。
上述的一种大规格、薄复层镍基合金/管线钢复合板的制备方法，其特征在于，步骤三中所述复合板坯料的管线钢板侧通过冷却水进行喷淋冷却，所述复合板坯料的镍基合金板侧采用自然冷却或者通过冷却水进行喷淋冷却。
上述的一种大规格、薄复层镍基合金/管线钢复合板的制备方法，其特征在于，步骤四中异步轧制开轧时所述复合板坯料的管线钢板表面的温度为800℃～1100℃，异步轧制开轧时所述复合板坯料的镍基合金板表面的温度为960℃～1200℃；异步轧制终轧时所述复合板坯料的管线钢板侧表面的温度为750℃～950℃，异步轧制终轧时所述复合板坯料的镍基合金板侧表面的温度为900℃～1100℃。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、在国内现有设备和原材料供应条件下，本发明采用爆炸焊接法制复合板坯料，然后分别对复合板坯料的管线钢板侧和镍基合金板侧进行降温，由于管线钢板侧面和镍基合金板侧面直接与冷却源接触，表面降温较快，因此使得复合板坯料的两侧面向内形成一定的温度梯度，并且复合板坯料的管线钢板和镍基合金板表面降至不同温度，这是根据管线钢板和镍基合金板在复合板中所起的作用决定的，且温度梯度可使异步轧制之后复层镍基合金和基层管线钢同时能够满足各自组织性能的要求；同时复合板坯料的管线钢板表面的温度小于镍基合金板侧表面的温度，这使得在后续进行异步轧制时，满足轧制对基板和复板的开坯轧制的要求，既保证了复层镍基合金的耐蚀性，又保证基层管线钢的拉伸性能、晶粒度和冲击韧性，以及复合板的结合强度等性能要求，降低了对轧机的要求。
2、本发明在异步轧制之间将复合板坯料的管线钢板和镍基合金板降至不同的温度，满足其各自开坯轧制的需要，且复合板坯料的两侧面向内形成温度梯度，充分发挥了温度梯度和异步轧制组合带来的技术的优势，克服异步轧制具有变形渗透能力有限的缺点，其中异步轧制可以协调镍基合金和管线钢在轧制过程中出现的变形不均匀，保证异步轧制后得到的镍基合金/管线钢复合板的平直，并使轧制镍基合金/管线钢复合板轧制过程顺利进行。
3、本发明采用爆炸焊接制备复合板坯料，爆炸焊接制备的复合板坯料复层镍基合金与基层管线钢的结合强度高，复合板坯料在后面的异步轧制过程可能引起的界面开裂，同时使轧制后镍基合金/管线钢复合板的强度得以提高，经过超声波探伤和剪切强度测试：镍基合金/管线钢复合板的结合率100％，剪切强度远远大于nb/t47002.2标准中规定的210mpa的要求。
下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
具体实施方式
实施例1
本实施例制备镍基合金/管线钢复合板的方法包括以下步骤：
步骤一、将作为复层的镍基合金板和作为基层的管线钢板通过爆炸焊复合制成复合板坯料；所述镍基合金板的长度为2690mm，宽度为2060mm，厚度为10mm，所述管线钢板的长度为2590mm，宽度为1960mm，厚度为200mm；所述镍基合金的牌号为unsn10276；所述管线钢的牌号为x70；
步骤二、将步骤一中得到的复合板坯料进行校平处理，然后置于加热炉中加热至1300℃，并保温6.5h后出炉；
步骤三、将步骤二中出炉后的复合板坯料进行冷却处理，所述冷却处理的过程为：所述复合板坯料的管线钢板侧通过冷却水进行喷淋冷却，使得复合板坯料的管线钢板表面的温度降至1150℃，所述复合板坯料的镍基合金板侧表面的温度自然冷却至1250℃，则复合板坯料由两侧面向内形成温度增加的温度梯度，这便于下一步进行异步轧制时镍基合金板，管线钢板满足各自组织性能的要求，且复合板坯料的管线钢板侧面和镍基合金板侧面均向内形成温度梯度，满足步骤四中开轧时对管线钢板和镍基合金板的开轧要求；
步骤四、将步骤三中经冷却处理后的复合板坯料送入异步轧机中进行多道次的异步轧制，得到长度为17200mm，宽度为1960mm，厚度为31.5mm镍基合金/管线钢复合板，其中镍基合金/管线钢复合板中镍基合金板的厚度为1.5mm；所述异步轧制的总压下率为85％，每道次的异步轧机的异速比为1.05。
步骤四中所述异步轧制的道次数为11，11道次的压下率依次为10％，11.1％，13.8％，21％，19.3％，20.5％，17.1％，17.2％，16.7％，12.6％，14.2％；
步骤四中异步轧制开轧时所述复合板坯料的管线钢板表面的温度为1100℃，异步轧制开轧时所述复合板坯料的镍基合金板表面的温度为1200℃；异步轧制终轧时所述复合板坯料的管线钢板侧表面的温度为950℃，异步轧制终轧时所述复合板坯料的镍基合金板侧表面的温度为1100℃，轧制结束后将镍基合金/管线钢复合板水冷至400℃空冷。
本实施例制备的镍基合金/管线钢复合板经过超声波探伤和剪切强度测试：镍基合金/管线钢复合板的结合率100％，剪切强度达到405mpa，大于nb/t47002.2标准中规定的210mpa的要求。
实施例2
本实施例制备镍基合金/管线钢复合板的方法包括以下步骤：
步骤一、将作为复层的镍基合金板和作为基层的管线钢板通过爆炸焊复合制成复合板坯料；所述镍基合金板的长度为6100mm，宽度为2100mm，厚度为2mm，所述管线钢板的长度为6000mm，宽度为2000mm，厚度为16mm；所述镍基合金的牌号为unsn06625；所述管线钢的牌号为x56；
步骤二、将步骤一中得到的复合板坯料进行校平处理，然后置于加热炉中加热至1100℃，并保温2h后出炉；
步骤三、将步骤二中出炉后的复合板坯料进行冷却处理，所述冷却处理的过程为：所述复合板坯料的管线钢板侧通过冷却水进行喷淋冷却，使得复合板坯料的管线钢板表面的温度降至850℃，所述复合板坯料的镍基合金板侧表面的温度自然冷却至1050℃，则复合板坯料由两侧面向内形成温度增加的温度梯度，这便于下一步进行异步轧制时镍基合金板，管线钢板满足各自组织性能的要求，且复合板坯料的管线钢板侧面和镍基合金板侧面均向内形成温度梯度，满足步骤四中开轧时对管线钢板和镍基合金板的开轧要求；
步骤四、将步骤三中经冷却处理后的复合板坯料送入异步轧机中进行多道次的异步轧制，得到长度为12000mm，宽度为1990mm，厚度为9mm镍基合金/管线钢复合板，其中镍基合金/管线钢复合板中镍基合金板的厚度为1mm；所述异步轧制的总压下率为50％，每道次的异步轧机的异速比为1.3。
步骤四中所述异步轧制的道次数为5，5道次的压下率依次为12.5％，14.3％，16.7％，11％，10.1％；
步骤四中所述异步轧制开轧时所述复合板坯料的管线钢板表面的温度为800℃，异步轧制开轧时所述复合板坯料的镍基合金板表面的温度为1000℃；异步轧制终轧时所述复合板坯料的管线钢板侧表面的温度为750℃，异步轧制终轧时所述复合板坯料的镍基合金板侧表面的温度为900℃，轧制结束后将镍基合金/管线钢复合板水冷至600℃空冷。
本实施例制备的镍基合金/管线钢复合板经过超声波探伤和剪切强度测试：镍基合金/管线钢复合板结合率100％，剪切强度达到380mpa，大于nb/t47002.2标准中规定的210mpa的要求。
实施例3
本实施例制备镍基合金/管线钢复合板的方法包括以下步骤：
步骤一、将作为复层的镍基合金板和作为基层的管线钢板通过爆炸焊复合制成复合板坯料；所述镍基合金板的长度为3790mm，宽度为1900mm，厚度为12mm，所述管线钢板的长度为3690mm，宽度为1800mm，厚度为18mm；所述镍基合金的牌号为unsn08825；所述管线钢的牌号为x65；
步骤二、将步骤一中得到的复合板坯料进行校平处理，然后置于加热炉中加热至1200℃，并保温2.5h后出炉；
步骤三、将步骤二中出炉后的复合板坯料进行冷却处理，所述冷却处理的过程为：所述复合板坯料的管线钢板侧通过冷却水进行喷淋冷却，使得复合板坯料的管线钢板表面的温度降至900℃，所述复合板坯料的镍基合金板侧表面的温度自然冷却至1150℃，则复合板坯料由两侧面向内形成温度增加的温度梯度，这便于下一步进行异步轧制时镍基合金板，管线钢板满足各自组织性能的要求，且复合板坯料的管线钢板侧面和镍基合金板侧面均向内形成温度梯度，满足步骤四中开轧时对管线钢板和镍基合金板的开轧要求；
步骤四、将步骤三中经冷却处理后的复合板坯料送入异步轧机中进行多道次的异步轧制，得到长度为11000mm，宽度为1800mm，厚度为10mm镍基合金/管线钢复合板，其中镍基合金/管线钢复合板中镍基合金板的厚度为4mm；所述异步轧制的总压下率为66.7％，每道次的异步轧机的异速比为1.2。
所述异步轧制的道次数为7次，7道次的压下率依次为11.1％，10％，10.4％，11.6％，30％，13.5％，13％；
所述异步轧制开轧时所述复合板坯料的管线钢板表面的温度为900℃，异步轧制开轧时所述复合板坯料的镍基合金板表面的温度为1100℃；异步轧制终轧时所述复合板坯料的管线钢板侧表面的温度为880℃，异步轧制终轧时所述复合板坯料的镍基合金板侧表面的温度为1000℃，轧制结束后将镍基合金/管线钢复合板水冷至560℃空冷。
本实施例制备的镍基合金/管线钢复合板经过超声波探伤和剪切强度测试：镍基合金/管线钢复合板结合率100％，剪切强度达到329mpa，大于nb/t47002.2标准中规定的210mpa的要求。
实施例4
本实施例制备镍基合金/管线钢复合板的方法包括以下步骤：
步骤一、将作为复层的镍基合金板和作为基层的管线钢板通过爆炸焊复合制成复合板坯料；所述镍基合金板的长度为3710mm，宽度为2080mm，厚度为6mm，所述管线钢板的长度为3610mm，宽度为2000mm，厚度为126mm；所述镍基合金的牌号为unsn06600；所述管线钢的牌号为x60；
步骤二、将步骤一中得到的复合板坯料进行校平处理，然后置于加热炉中加热至1150℃，并保温4h后出炉；
步骤三、将步骤二中出炉后的复合板坯料进行冷却处理，所述冷却处理的过程为：所述复合板坯料的管线钢板侧通过冷却水进行喷淋冷却，使得复合板坯料的管线钢板表面的温度降至900℃，所述复合板坯料的镍基合金板侧表面的温度自然冷却至1050℃，则复合板坯料由两侧面向内形成温度增加的温度梯度，这便于下一步进行异步轧制时镍基合金板，管线钢板满足各自组织性能的要求，且复合板坯料的管线钢板侧面和镍基合金板侧面均向内形成温度梯度，满足步骤四中开轧时对管线钢板和镍基合金板的开轧要求；
步骤四、将步骤三中经冷却处理后的复合板坯料送入异步轧机中进行多道次的异步轧制，得到长度为10800mm，宽度为2000mm，厚度为44mm镍基合金/管线钢复合板，其中镍基合金/管线钢复合板中镍基合金板的厚度为2mm；所述异步轧制的总压下率为66.7％，每道次的异步轧机的异速比为1.1。
所述异步轧制的道次数为9次，9道次的压下率依次为10.3％，10.6％，10.9％，10％，12.3％，14.1％，13.1％，11.5％，10.4％；
所述异步轧制开轧时所述复合板坯料的管线钢板表面的温度为890℃，异步轧制开轧时所述复合板坯料的镍基合金板表面的温度为1000℃；异步轧制终轧时所述复合板坯料的管线钢板侧表面的温度为850℃，异步轧制终轧时所述复合板坯料的镍基合金板侧表面的温度为1000℃，轧制结束后将镍基合金/管线钢复合板水冷至600℃空冷。
本实施例制备的镍基合金/管线钢复合板经过超声波探伤和剪切强度测试：镍基合金/管线钢复合板结合率100％，剪切强度达到360mpa，大于nb/t47002.2标准中规定的210mpa的要求。
实施例5
本实施例制备镍基合金/管线钢复合板的方法包括以下步骤：
步骤一、将作为复层的镍基合金板和作为基层的管线钢板通过爆炸焊复合制成复合板坯料；所述镍基合金板的长度为2100mm，宽度为550mm，厚度为6mm，所述管线钢板的长度为2000mm，宽度为500mm，厚度为44mm；所述镍基合金的牌号为unsn06600；所述管线钢的牌号为x60；
步骤二、将步骤一中得到的复合板坯料进行校平处理，然后置于加热炉中加热至1150℃，并保温2h后出炉；
步骤三、将步骤二中出炉后的复合板坯料进行冷却处理，所述冷却处理的过程为：所述复合板坯料的管线钢板侧通过冷却水进行喷淋冷却，使得复合板坯料的管线钢板表面的温度降至900℃，所述复合板坯料的镍基合金板侧表面的温度喷水冷却至1050℃，则复合板坯料由两侧面向内形成温度增加的温度梯度，这便于下一步进行异步轧制时镍基合金板，管线钢板满足各自组织性能的要求，且复合板坯料的管线钢板侧面和镍基合金板侧面均向内形成温度梯度，满足步骤四中开轧时对管线钢板和镍基合金板的开轧要求；
步骤四、将步骤三中经冷却处理后的复合板坯料送入异步轧机中进行多道次的异步轧制，得到长度为10000mm，宽度为500mm，厚度为10mm镍基合金/管线钢复合板，其中镍基合金/管线钢复合板中镍基合金板的厚度为1.2mm；所述异步轧制的总压下率为80％，每道次的异步轧机的异速比为1.16。
所述异步轧制的道次数为9次，9道次的压下率依次为10％，11.1％，10.4％，11.6％，15.8％，25％，20.8％，26.3％，14.3％；
所述异步轧制开轧时所述复合板坯料的管线钢板表面的温度为890℃，异步轧制开轧时所述复合板坯料的镍基合金板表面的温度为1000℃；异步轧制终轧时所述复合板坯料的管线钢板侧表面的温度为850℃，异步轧制终轧时所述复合板坯料的镍基合金板侧表面的温度为1000℃，轧制结束后将镍基合金/管线钢复合板水冷至600℃空冷。
本实施例制备的镍基合金/管线钢复合板经过超声波探伤和剪切强度测试：镍基合金/管线钢复合板结合率100％，剪切强度达到339mpa，大于nb/t47002.2标准中规定的210mpa的要求。
实施例6
本实施例制备镍基合金/管线钢复合板的方法包括以下步骤：
步骤一、将作为复层的镍基合金板和作为基层的管线钢板通过爆炸焊复合制成复合板坯料；所述镍基合金板的长度为1050mm，宽度为900mm，厚度为11mm，所述管线钢板的长度为1000mm，宽度为800mm，厚度为100mm；所述镍基合金的牌号为unsn08825；所述管线钢的牌号为x56；
步骤二、将步骤一中得到的复合板坯料进行校平处理，然后置于加热炉中加热至1050℃，并保温3.6h后出炉；
步骤三、将步骤二中出炉后的复合板坯料进行冷却处理，所述冷却处理的过程为：所述复合板坯料的管线钢板侧通过冷却水进行喷淋冷却，使得复合板坯料的管线钢板表面的温度降至900℃，所述复合板坯料的镍基合金板侧表面的温度自然冷却至1000℃，则复合板坯料由两侧面向内形成温度增加的温度梯度，这便于下一步进行异步轧制时镍基合金板，管线钢板满足各自组织性能的要求，且复合板坯料的管线钢板侧面和镍基合金板侧面均向内形成温度梯度，满足步骤四中开轧时对管线钢板和镍基合金板的开轧要求；
步骤四、将步骤三中经冷却处理后的复合板坯料送入异步轧机中进行多道次的异步轧制，得到长度为10000mm，宽度为800mm，厚度为11.1mm镍基合金/管线钢复合板，其中镍基合金/管线钢复合板中镍基合金板的厚度为1.1mm；所述异步轧制的总压下率为90％，每道次的异步轧机的异速比为1.13。
步骤四中所述异步轧制的道次数为9次，9道次的压下率依次为10.9％，21.4％，28％，28％，29％，23.1％，26.6％，20％，14.1％；
步骤四中异步轧制开轧时所述复合板坯料的管线钢板表面的温度为850℃，异步轧制开轧时所述复合板坯料的镍基合金板表面的温度960℃；异步轧制终轧时所述复合板坯料的管线钢板侧表面的温度为760℃，异步轧制终轧时所述复合板坯料的镍基合金板侧表面的温度为900℃，轧制结束后将镍基合金/管线钢复合板水冷至600℃空冷。
本实施例制备的镍基合金/管线钢复合板经过超声波探伤和剪切强度测试：镍基合金/管线钢复合板结合率100％，剪切强度达到404mpa，大于nb/t47002.2标准中中规定的210mpa的要求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。