一种LNG储罐和移动容器用9Ni钢/不锈钢复合钢板及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及热乳钢板生产技术，具体涉及一种LNG储罐和移动容器用9Ni钢/不锈钢复合钢板及其制造方法。
【背景技术】
[0002]天然气，包括常规天然气、页岩气和未来的海底可燃冰等，因其储量巨大，相对清洁环保而倍受世界耗能大国的青睐。与此相对应，我国的天然气需求量也在急剧上升，至2013年，我国天然气表观消费量已达1650亿立方米，进口天然气达到530亿立方米左右。预计到2015年年底，我国天然气供应量将达到2680亿立方米，包括国内资源1940亿立方米和进口 740亿立方米;2020年天然气供应量将达到4310亿立方米，包括国内资源2700亿立方米和进口 1610亿立方米。到2015年，我国天然气消费量占全国一次能源消费总量的比重将增至9%，到2020年将继续提升至12%。
[0003]通常，天然气经液化后体积可缩小600倍，以_162°C液化天然气(liquided NatureGas，以下简称LNG)的形式存放在各种移动容器和固定储罐之中，以实现LNG的运输和存储。天然气供应量的急剧攀升将给各种容积的LNG移动容器和LNG储罐带来了巨大的市场需求，也将给制造这些容器和储罐所用的材料带来巨大的市场需求。
[0004]制造LNG容器和储罐所用的材料必须要在<-162°C的低温环境下具有良好的韧性和必要的强度。其中，LNG移动容器和LNG储罐所用的材料通常是单纯的奥氏体不锈钢或含Ni在9%左右的9Ni钢。这两种材料的共同特点是具有极佳的低温性能，即便是在-196°C下仍能保持着良好的低温韦刃性。
[0005]然而，用来制造LNG容器和LNG储罐，单纯的奥氏体不锈钢和单纯的9Ni钢各有优缺点。奥氏体不锈钢的最大优点是防锈，不需要涂油漆，不产生磁化，它的缺点是强度偏低，其屈服强度仅为9Ni钢的40%左右，这就相当于在同等承载条件下，采用奥氏体不锈钢板制造LNG容器、储罐所需要的钢板厚度理论上要比9Ni钢板厚一倍以上。因此，即使考虑了不锈钢的单价仅为9Ni钢的60 %左右，但其综合性价比仍较9Ni钢低。此外，当奥氏体不锈钢钢板达到一定厚度后，其生产制造和焊接施工也将变得十分困难。
[0006]正是因为上述特点，目前容积较小的LNG移动容器和小型LNG储罐一般采用单纯的奥氏体不锈钢制作，而对于大型LNG储罐(如容积大于等于5万立方米以上)则主要采用单纯的9Ni钢板制作。此外，对自重有严格限制的车载或船载LNG移动容器也倾向于采用单纯的9Ni钢板制作。随着LNG储罐的大型化，9Ni钢板在此行业内所占比例已经超过了奥氏体不锈钢钢板。
[0007]然而，在现有冶金工艺技术下，9Ni钢板的生产制造工艺却比奥氏体不锈钢钢板的生产制造更加复杂，更加困难。9Ni钢板现有生产工艺的不足如下:
[0008]I )9Ni钢在加热乳制过程中，板坯上生成的高温氧化铁皮致密，无法通过高压水除鳞等方式完全去除，导致成品钢板表面发生翘皮、麻坑等缺陷，严重时甚至报废。
[0009]为此，现有生产工艺是9Ni钢坯在加热乳制之前必须进行扒皮处理，并在扒皮后的钢坯上下表面上涂抹特殊的防高温氧化涂料，以防止和减少钢坯在加热过程中产生过多的高温氧化铁皮。而高温氧化铁皮一旦生成，就很难在乳制过程中加以清除。
[0010]2)9Ni钢板容易磁化。如果9Ni钢板剩磁强度超标，如大于等于50高斯，则容易导致在钢板焊接过程中发生“偏弧”现象，严重影响焊接质量。
[0011]为此，现有生产工艺是9M钢板在高温淬火之后，只能用真空吸盘吊或板钩吊来吊运，严禁用电磁吸盘吊吊运、严禁在高磁场环境下(如高压线、变电所附近)堆放，尽可能避免与普通碳钢特别是带有高剩磁强度的普通碳钢接触等等。一旦这些防磁化手段失效，会导致9Ni钢板剩磁超过50高斯。对于剩磁超标钢板，只能通过重新淬火或使用专用的消磁装置进行消磁处理。
[0012]3)9Ni钢板容易生锈，特别是被钢板表面水淋过之后，如超声波探伤等。表面生锈的9Ni钢板，通常需要通过抛丸除锈后再涂漆防锈。
[0013]综上所述，在现有生产条件下，小型LNG容器及大型LNG储罐用材的设计选材均采用单纯9Ni钢板或单纯奥氏体不锈钢板。这些材料已有相应的产品规范和标准，如9Ni钢板有国家强制标准GB3531-2014中的06Ni9DR、欧标EN10028-4中的X7Ni9、美标ASTM中的A553Typel等，奥氏体不锈钢钢板有GB 24511-2009中的330408、330403等。迄今尚未有利用9祖钢和奥氏体不锈钢各自优点制成9M钢/奥氏体不锈钢复合钢板用来设计和制造LNG容器、储罐的先例。
【发明内容】
[0014]本发明的目的在于提供一种LNG储罐和移动容器用9M钢/不锈钢复合钢板及其制造方法，该复合钢板具有与9M钢板相当的机械性能，还具有高表面质量、防锈、防磁、免涂漆等优点，且制造成本与单纯9Ni钢板相当或略低，可以替代传统9Ni钢板，用来制作大型LNG储罐和车载LNG移动容器。
[0015]为达到上述目的，本发明的技术方案是:
[0016]—种LNG储罐和移动容器用9Ni钢/不锈钢复合钢板，该复合钢板包括基层和覆盖在基层至少一个表面上的复层，所述基层为9Ni钢，所述复层为奥氏体不锈钢。
[0017]进一步，所述复层的厚度2 0.3mm，优选厚度2 0.5mm。
[0018]所述基层与所述复层的厚度之比3。
[0019]所述9Ni钢/不锈钢复合钢板以9Ni钢为基层、在基层的一个表面上覆盖一奥氏体不锈钢复层，形成2层复合钢板。
[0020]再，所述9Ni钢/不锈钢复合钢板以9Ni钢为基层、在基层的上下表面上各覆盖一奥氏体不锈钢复层，形成3层复合钢板。
[0021 ]所述2层复合钢板或3层复合钢板的厚度< 50mm，优选< 40mm。
[0022]又，所述9Ni钢/不锈钢复合钢板的复合界面剪切强度2210MPa，_196°C低温夏比冲击功2 100J，全板厚拉伸试验抗拉强度为680?820MPa，屈服强度2 50MPa，延伸率218%，剩磁强度<30高斯。
[0023]本发明所述的LNG储罐和移动容器用9M钢/不锈钢复合钢板的制造方法，其包括如下步骤:
[0024]I)表面处理
[0025]将9Ni钢坯料的上表面和/或下表面进行扒皮、平整，并沿四周进行坡口加工;将奥氏体不锈钢坯料的任一表面进行清理、平整和/或酸洗处理，并沿四周进行坡口加工；
[0026]2)焊合
[0027]将两块奥氏体不锈钢坯料各自以表面处理过的一表面与9Ni钢坯料表面处理过的上、下表面以面接触方式叠放在一起，再使坡口对齐，用普通焊条或焊丝将坡口焊合，焊合，形成不锈钢/9Ni钢/不锈钢3层复合坯料;其中9M钢与奥氏体不锈钢结合面的间缝内保持真空状态;或，
[0028]将一块奥氏体不锈钢坯料以表面处理过的一表面与9Ni钢坯料表面处理过的一表面以面接触方式叠放在一起，再将坡口两两对齐，用普通焊条或焊丝将坡口焊合，形成9Ni钢/不锈钢2层复合中间坯;将两块所述9Ni钢/不锈钢2层复合中间坯的9Ni钢坯的另一表面以面接触的形式叠放在一起，并使坡口两两对齐、焊合，形成不锈钢/9Ni钢/9Ni钢/不锈钢4层复合坯料;其中，所述2层复合中间坯中9Ni钢坯料与奥氏体不锈钢坯料结合面的间缝内保持真空状态，所述4层复合坯料中两块9Ni钢坯料结合面的间缝填充分离剂；
[0029]3)复合坯料加热
[0030]将步骤2)得到的3层复合坯料或4层复合坯料进行加热，其中出炉温度为1050?1200 °C；
[0031]4)乳制
[0032]终乳温度之990V，乳制后得到3层毛边乳态复合钢板或4层毛边乳态复合钢板；
[0033]5)冷却
[0034]开冷温度2 980 0C，冷却速度2 2 0C /秒，终冷温度< 500 °C ；
[0035]6)切割+分离
[0036]将冷却后的3层毛边乳态复合钢板进行双边切割和头尾切割，得到不锈钢/9Ni钢/不锈钢3层乳态复合钢板;或，
[0037]将冷却后的4层毛边乳态复合钢板进行双边切割和头尾切割，在分离剂的作用下两基层分开，得到两张9Ni钢/不锈钢2层乳态复合钢板；
[0038]7)热处理
[0039]对不锈钢/9Ni钢/不锈钢3层乳态复合钢板进行热处理后得到不