CN100516267C - 海底电缆用铜镍合金钢及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
海底电缆用铜镍合金钢，其特征在于：所述的主要成份包含以下组分(以wt.%表示)：Ni：61-70%、Fe：1.0-3.5% C：0.08-0.16%、Mn：2.0-5.0%、Si：0.3-0.5%、Cu：24-35%、Al：0.1-0.5%、S：0.015-0.02%、Y：0.5-1%。其生产工艺包括以下工序：1)选料、2)熔炼、3)开坯锻造、4)退火、5)酸洗、6)图层及涂料配置、7)拉拔、8)扎头、9)光亮退火、10)检验。本发明由于添加了稀土元素钇，改善了材料的金相结构和铸态组织，增强了材料的致密性和促成基体结合，有效的提高了高温抗氧化性和耐腐蚀性，并细化合金晶粒，提高了耐高温强度，延长了材料产品的使用寿命，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及合金钢的防腐应用领域，尤其是关于海底电缆用的铜镍合金钢材料的应用。
背景技术
海底电缆在国民经济中发挥着越来越重要的作用，而用于其制造的合金材料在很大程度上决定了海底电缆的使用性能和寿命。已有的用于海底电缆的材料通常是铜镍合金。铜镍合金是一种常用的防腐和防污材料，铜离子的毒性减少了微生物在其表面的吸附，同时铜镍合金具有良好的抗腐蚀性能，采用这种材料做成的过滤器防止微生物污染和进入系统是行之有效的方法；但是国产的B10、B30铜镍合金产品经用户测试，效果还不是很理想；传统的该产品使用一段时间就会出现形状不规则的蚀坑，表面有一层彩虹色的腐蚀产物，原因是基体严重脱镍后剩下的铜；这种腐蚀情况正在受到社会越来越多的广泛关注。我国的B10、B30铜镍合金板材和管材在我国青岛、舟山、厦门和榆林4个海水腐蚀实验站分别遭到了腐蚀后暴露。全浸区榆林海域、舟山海域和青岛海域均有一定程度的局部腐蚀。本申请人通过腐蚀形貌观察及腐蚀产物膜分析，发现上述两种材料的不同腐蚀敏感性行为均是由合金的晶界缺陷所致，对该材料经分析对比发现，现有生产的钢材中的S(硫)P(磷)含量较高不能完全去除。此外，完全按上述配方生产，必然要求采用电炉冶炼的新工艺。熔炼的时候必须用电磁搅拌，抽真空，去除硫、磷等杂质，对于锰Mn、铜Cu、硅Si、铝A1、硫S、铁Fe进行精密的炉前在线控制。因此针对于海底电缆用铜镍合金线材进行研究，提高线材的综合性能和加工性能，对实现产业化，具有更重要的价值。
发明内容
针对以上不足，本发明的目的在于提供一种以Cu-Ni-Mn为合金的成分体系，配方中添加了稀土元素钇，以确定合金最佳成分的海底电缆用铜镍合金钢及其生产工艺。
本发明是通过以下技术方案实现的：海底电缆用铜镍合金钢，其主要成份包含以下组分以wt.％表示：Ni：61-70％、Fe：1.0-3.5％C：0.08-0.16％、Mn：2.0-5.0％、Si：0.3-0.5％、Cu：24-35％、A1：0.1-0.5％、S：0.015-0.02％、Y：0.5-1％。
本发明的制作工艺依次包括以下工序为：1)选料、2)熔炼、3)开坯锻造、4)退火、5)酸洗、6)图层及涂料配置、7)拉拔、8)扎头、9)光亮退火、10)检验，其中：在所述的选料工序中包括以下步骤：用上述比例的低铜镍合金钢和有色金属材料配成CuNiMn基质，多次进行金相和物理性能检验，直到稳定为止，然后在CuNiMn基质的基础上，添加稀土元素钇和其余材料。
在所述的光亮退火工序中，退火温度为850℃--750℃。
本发明由于添加了稀土元素钇，研究证明，该元素在材料中的主要作用是：能显著提高其抗高温氧化物，提高钢的高温性能、抗氧化能力和延性。钢合金的铸态组织，增强了材料的致密性和促成基体结合，从而有效的提高了高温抗氧化性和耐腐蚀性，并细化合金晶粒，提高了耐高温强度，延长了材料产品的使用寿命，又降低了成本。
本发明由于添加了稀土元素钇，研究证明，该元素在材料中的主要作用是：能显著提高其抗高温氧化物，提高钢的高温性能、抗氧化能力和延性。钢合金的铸态组织，增强了材料的致密性和促成基体结合，从而有效的提高了高温抗氧化性和耐腐蚀性，并细化合金晶粒，提高了耐高温强度，延长了材料产品的使用寿命，又降低了成本。
本发明的另一个特点是使用低价位的低碳钢作为生产上述基质材料的原料，低碳钢的延展性良好，在原料中残留的硫S、磷P，采用在氧化环境中除去的工艺，从而用低成本的方法既保证了基质的化学成分稳定，又获得了较高的延展率。
具体实施方式
海底电缆用铜镍合金钢，其主要成份包含以下组分以wt.％表示：Ni：61-70％、Fe：1.0-3.5％C：0.08-0.16％、Mn：2.0-5.0％、Si：0.3-0.5％、Cu：24-35％、Al：0.1-0.5％、S：0.015-0.02％、Y：0.5-1％。。
实施例一：海底电缆用铜镍合金钢，其主要成份包含以下组分以wt.％表示：Ni：61.5％、Fe：1.0％C：0.1％、Mn：2.0％、Si：0.3％、Cu：34.485％、Al：0.1％、S：0.015％、Y：0.5％。
实施例二：海底电缆用铜镍合金钢，其主要成份包含以下组分以wt.％表示：Ni：64.3％、Fe：2％C：0.15％、Mn：3％、Si：0.4％、Cu：29.133％、Al：0.3％、S：0.017％、Y：0.7％。
实施例三：海底电缆用铜镍合金钢，其主要成份包含以下组分以wt.％表示：Ni：66.2％、Fe：3％C：0.13％、Mn：4％、Si：0.5％、Cu：24.95％、Al：0.4％、S：0.02％。Y：0.8％。
本发明的生产工艺依次包括以下工序为：1)选料、2)熔炼、3)开坯锻造、4)退火、5)酸洗、6)图层及涂料配置、7)拉拔、8)扎头、9)光亮退火、10)检验。
以上所述的选料工序包括以下步骤：用上述比例的低铜镍合金钢和有色金属材料配成CuNiMn基质，多次进行金相和物理性能检验，直到稳定为止，然后在CuNiMn基质的基础上，添加稀土元素钇和其余材料。
以上所述的熔炼工序包括以下步骤：用电磁搅拌，抽真空，去除硫、磷等杂质，在线成份分析。
以上所述的酸洗工序包括以下步骤：将合金表面氧化层去掉，可用浓硝酸和氢氟酸，配置成酸液，把合金丝投入酸槽内腐蚀，当氧化皮完全脱落后捞出冲洗。
所述的光亮退火工序中，退火温度为800℃。
Claims (6)
1、海底电缆用铜镍合金钢，其特征在于：主要成份包含以下组分以wt.％表示：Ni：61-70％、Fe：1.0-3.5％ C：0.08-0.16％、Mn：2.0-5.0％、Si：0.3-0.5％、Cu：24-35％、Al：0.1-0.5％、S：0.015-0.02％、Y：0.5-1％。
2、根据权利要求1所述的海底电缆用铜镍合金钢，其特征在于：所述的主要成份包含以下组分以wt.％表示：Ni：61.5％、Fe：1.0％C：0.1％、Mn：2.0％、Si：0.3％、Cu：34.485％、Al：0.1％、S：0.015％、Y：0.5％。
3、根据权利要求1所述的海底电缆用铜镍合金钢，其特征在于：所述的主要成份包含以下组分以wt.％表示：Ni：64.3％、Fe：2％C：0.15％、Mn：3％、Si：0.4％、Cu：29.133％、Al：0.3％、S：0.017％、Y：0.7％。
4、根据权利要求1所述的海底电缆用铜镍合金钢，其特征在于：所述的主要成份包含以下组分以wt.％表示：Ni：66.2％、Fe：3％C：0.13％、Mn：4％、Si：0.5％、Cu：24.95％、Al：0.4％、S：0.02％、Y：0.8％。
5、一种根据权利要求1所述的海底电缆用铜镍合金钢的生产工艺，依次包括以下工序：1)选料、2)熔炼、3)开坯锻造、4)退火、5)酸洗、6)图层及涂料配置、7)拉拔、8)扎头、9)光亮退火、10)检验，其特征在于：
所述的选料工序包括以下步骤：将低铜镍合金钢和有色金属材料按上述组成配成CuNiMn基质，多次进行金相和物理性能检验，直到稳定为止，然后在CuNiMn基质的基础上，添加稀土元素钇和其余材料。
6、根据权利要求5所述的海底电缆用铜镍合金钢的生产工艺，其特征在于：在所述的光亮退火工序中，退火温度为850℃--750℃。
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| 镍铜合金（蒙乃尔合金）铸件的离心铸造. 吴蜀龙.特种铸造及有色合金，第3期. 1994 * |
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