CN101191177A

CN101191177A - 一种耐飞溅区腐蚀热轧钢板

Info

Publication number: CN101191177A
Application number: CNA2006101344350A
Authority: CN
Inventors: 王东明; 郭晓宏; 刘凤莲; 付魁军; 刘志伟
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2006-11-28
Filing date: 2006-11-28
Publication date: 2008-06-04

Abstract

本发明公开一种耐飞溅区腐蚀热轧钢板，其成分重量百分比为：C：0.02％～0.12％，Si：0.40％～0.80％，Mn：0.15％～2.00％，P：≤0.02％，S：≤0.006％，Al：0.05％～0.35％，Ni：0.70％～2.0％，Cu：0.20％～0.60％，Cr：≤0.08％，Ca：0.0005％～0.004％，添加Nb、Ti、V等微量元素一种或二种以上，Nb≤0.07％，Ti≤0.15％，V≤0.05％，总量不超过0.22％，本发明由于控制Ni含量在适当的范围，并采用Al、Ca钝化阳极，以及利用廉价的Si进一步提高耐腐蚀性能，使其具有优良耐飞溅区腐蚀性能，且成本低廉；同时具有良好的焊接性能和低温冲击韧性；钢板屈服强度达到700MPa以上。

Description

一种耐飞溅区腐蚀热轧钢板

技术领域

本发明属于本发明属于低合金钢技术领域，具体涉及一种耐腐蚀热轧低合金钢板

技术背景

随着社会的不断进步，人类对海洋的依赖性越来越强，用于海上物流、海洋资源开发等的设施正在消耗越来越多的钢材。低合金钢是海洋环境中应用最广泛的材料，但其在海洋环境中的腐蚀是不可避免的，不仅腐蚀损失巨大，而且会造成材料的过早失效。即使采用电化学保护措施和表面隔离防护，仍然不能完全避免在特定环境下的腐蚀的发生。为了延长低合金钢在海洋环境中的使用寿命，人们从上世纪30年代起就开始开发具有耐海水腐蚀能力的低合金钢。如美国开发了Mariner系列(Ni-Cu-P)产品，日本开发的Mariloy系列(Cu-Cr-Al)产品，法国开发的APS25等系列(Cr-Al)产品等。

现有技术中还有复合添加Ni-Cu-P的低合金钢，在飞溅区的腐蚀速率要低于普通碳素钢，但是由于P的加入，相对来讲钢的焊接性能的受到影响。

现有技术的Cu-Cr-Al系耐海水腐蚀钢，在飞溅区腐蚀速度与碳钢没有太大差别，长期实际挂片实验已经得到证实。

而APS25系列产品Cr-Al合金含量较高，焊接性、韧性不好。

中国也根据自己的资源情况开发了10CrMoAl、10Cr2MoAlRE等产品。经过实际挂片实验，结果表明，在海水飞溅区都不能有效延缓钢的腐蚀速率，达不到理想的提高低合金钢在飞溅区的耐腐蚀寿命目的。

日本新日铁公司开发出了含3.0％Ni、0.4％Cu的SMA-MOD系列产品{《提高了耐盐性的3％Ni耐候钢》-<新日铁技报第377号>(2002年)}，这种产品不利用Si、Al作为耐腐蚀元素，经海岸大气曝晒实验表明其具有良好的耐Cl^-腐蚀特性。但这种产品含Ni高，所以成本较高。

日本专利申请号为平10-232013《在高海盐环境中耐蚀性能优越的机械制造用钢》其Ni在1.5％～7.0％，Cr和Al低，C含量高(0.15％～0.45％)，它属于棒、线材，焊接性不好。

日本专利申请号为平9-163540的专利中，提出2.0％Ni、0.4％Mo、0.2％Cu等方案。其方案中仍然保留P，存在焊接上担心，而且Mo因资源紧缺而价格昂贵，使这种设计的成本很高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有耐腐蚀热轧低合金钢板存在的问题，公开一种耐腐蚀热轧低合金钢板，控制贵重合金元素含量，添加廉价元素Al、Ca、Si，提高钢板在海水飞溅区耐腐蚀的性能。

本发明公开一种耐飞溅区腐蚀热轧钢板，其成分(重量百分比)含：C：0.02％～0.12％，Si：0.40％～0.80％，Mn：0.15％～2.00％，P：≤0.02％，S：≤0.006％，Al：0.05％～0.35％，Ni：0.70％～2.0％，Cu：0.20％～0.60％，Cr：其最大残量不得超过0.08％，Ca：0.0005％～0.004％，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明为强化钢板是性能，添加Nb、Ti、V等微量元素一种或一种以上，Nb≤0.07％，Ti≤0.15％，V≤0.05％，总量不超过0.22％。

W作为强化元素和进一步提高耐飞溅区腐蚀性能的元素，添加W，其范围为0.2％～0.5％。合理添加W可以在保持相同的耐飞溅区腐蚀性能的前提下，降低合金添加量，从而降低成本，所以根据实际成本要求和耐腐蚀性要求，将W作为强化元素和耐腐蚀性能的补充元素添加。

本发明属于Ni-Cu-Si-Al系列产品，其产品中各元素的选择理由如下，

C元素是强化元素，其低于0.02％时，固溶强化作用不足。超过0.12％，碳当量提高，焊接性不利，因此限定其范围为0.02％～0.12％。

Si元素是本发明的重要特征，Si元素由于易在锈层内形成FeySiOx类型的难溶的硅酸盐沉淀，对降低在飞溅区的腐蚀速率作用明显，其必要的含量为0.40％，但其超过0.80％时对钢材的延伸率产生不良的影响，因此限定其上限为0.80％。

Mn是强化元素，又是钢中冶炼时必然存在的元素。根据要达到的强度级别水平确定其含量范围，但使其低于0.15％对冶炼要求高，增加成本。高于2.00％，会使碳当量增加过高，不利于焊接，因此确定其范围为0.15％～2.00％。

Ni本发明将Ni元素选择为耐飞溅区腐蚀的重要元素，是因为Ni元素可改变飞溅区锈层中主要组分的相对含量(增加α-FeOOH组分的含量)，从而促进锈层非晶化程度的提高。而且，Ni不会降低钢的焊接性，且有利于韧性的提高。其低于0.70％，这种作用变得不明显。高于2.0％，成本增加过大，在经济性方面没有竞争力。

Cr，在过去的耐海水环境腐蚀低合金钢中，是主要的作用元素。但在我国海域的挂片实验表明，其对耐飞溅区腐蚀没有明显作用，而且长期在飞溅区暴露，还增加孔蚀倾向。因此本发明限定Cr含量尽量低。但由于控制Cr过低会使生产成本增加，而其含量在0.08％以下时已对钢的性能没有明显影响。因此确定其上限为0.08％。

Cu对于提高耐蚀性有良好效果，必要的含量是0.20％，但是含量超过0.60％，其作用达到饱和，因此限定其范围为0.20％～0.60％。

Al可以在内锈层形成碱性PH值环境，钝化阳极，且可与Si的氧化物形成复合的Si、Al酸盐沉淀，使锈层不易脱落，对耐腐蚀性能有提高作用，但其含量超过0.35％时，给连铸生产带来麻烦，同时对焊接性产生不利影响，因此限定其上限为0.35％。

Ca除了球化S化物，减少不均匀腐蚀的发生率外，也能钝化阳极，具有改善钢板与锈层界面PH值的作用，0.0005％是其必要的量。使含量超过0.004％时，加入有难度，且其分布的均匀性变坏。

Nb、Ti、V是微合金强化元素，能有效提高钢的未再结晶温度，细化晶粒，同时Ti的微小析出相具有很高的沉淀强化作用，可进一步提高钢板强度。但Nb在0.07％时细化晶粒作用达到饱和。Ti在0.15％以上时对连铸生产产生不利影响，V过高则对焊接不利且增加成本。三者总量超过0.22％，不但增加成本，而且对焊接性不利，还会影响钢的塑性，因此限定三者之和低于0.22％。

W是一种有效提高钢在飞溅区的耐腐蚀能力的元素，能够形成难溶的FeWO_x的不溶性盐，抑制阳极反应。其含量低于0.20％作用不明显，超过0.50％时使钢的成本增加过多。因此确定其含量范围在0.20％～0.50％。本发明提出，在耐腐蚀性能要求较高时可添加W。

P易于导致偏析，并对焊接性和韧性不利。为保证焊接性和韧性要求，本发明控制其低于0.02％。

S是有害元素，越低越好，但过低会导致工序成本增加，限定其上限为0.006％。

本发明由于控制Ni含量在适当的范围，并采用Al、Ca钝化阳极，以及利用廉价的Si进一步提高耐腐蚀性能，使发明钢在具有优良耐飞溅区腐蚀性能的同时，还兼有成本低廉的特点。这种钢板同时具有良好的焊接性能、良好的低温冲击韧性。由于采用Nb、Ti、V微合金化元素，起到细晶强化和析出强化作用，可使钢板屈服强度达到700MPa以上。

具体实施方式

本发明热轧钢板，其成分(重量百分比)为：C：0.02％～0.12％，Si：0.40％～0.80％，Mn：0.15％～2.00％，P：≤0.02％，S：≤0.006％，Al：0.05％～0.35％，Ni：0.70％～2.0％，Cu：0.20％～0.60％，Cr：其最大残量不得超过0.08％，Ca：0.0005％～0.004％，余量为Fe和添加的微量元素及不可避免的杂质。

为强化钢板的性能，本发明添加Nb、Ti、V等微量元素一种或二种以上，其中Nb≤0.07％，Ti≤0.15％，V≤0.05％，总量不超过0.22％。

W作为强化元素和进一步提高耐飞溅区腐蚀性能的元素添加，其范围为0.2％～0.5％。

本发明根据实际需要选用不同的成份比例，结合控轧工艺获得不同强度级别的耐飞溅区腐蚀热轧钢板，例如，当成分取值范围为C：0.04％～0.09％，Si：0.40％～0.60％，Mn：1.00％～2.00％，P：≤0.02％，S：≤0.006％，Al：0.05％～0.15％，Ni：0.70％～2.0％，Cu：0.20％～0.60％，Ca：0.0005％～0.004％，Nb：0.04％～0.07％、Ti：0.07％～0.14％、V：0.01％～0.04％，其中Nb、Ti、V添加一种或一种以上，必要时添加W，余量为Fe和不可避免的杂质时，结合控轧工艺可使钢板屈服强度达到600～700MPa。

以上述成分为特点的钢通过连铸生产板坯或先通过模铸生产铸锭、再通过初轧开成板坯，获得的板坯通过常规热轧、或通过控轧控冷成为钢板，经试验表明钢板的耐飞溅区腐蚀性比现有技术有很大提高。

表1～4是按照上述的化学成份范围生产的几个实施例以及相对应的现有技术钢实验结果对比(其中L7为普碳钢Q345E)。

表1成分及力学性能例

表2上述实施例的力学性能

表3本发明在海水飞溅区\海水全浸区\海洋大气区的450天腐蚀速率对比(青岛岸边)

表4本发明钢和对比钢的焊接接头力学性能

Claims

1.一种耐飞溅区腐蚀热轧钢板，其特征在于，成分重量百分比含：C：0.02％～0.12％，Si：0.40％～0.80％，Mn：0.15％～2.00％，P：≤0.02％，S：≤0.006％，Al：0.05％～0.35％，Ni：0.70％～2.0％，Cu：0.20％～0.60％，Cr：≤0.08％，Ca：0.0005％～0.004％，余量为Fe及不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的一种耐飞溅区腐蚀热轧钢板，其特征在于按成分重量百分比含：C：0.02％～0.12％，Si：0.40％～0.80％，Mn：0.15％～2.00％，P：≤0.02％，S：≤0.006％，Al：0.05％～0.35％，Ni：0.70％～2.0％，Cu：0.20％～0.60％，Cr：≤0.08％，Ca：0.0005％～0.004％，并且钢板中添加Nb、Ti、V一种或一种以上，其中Nb≤0.07％，Ti≤0.15％，V≤0.05％，Nb、Ti、V总量不超过0.22％，余量为Fe及不可避免的杂质。

3.如权利要求1所述的一种耐飞溅区腐蚀热轧钢板，其特征在于成分重量百分比，含：C：0.02％～0.12％，Si：0.40％～0.80％，Mn：0.15％～2.00％，P：≤0.02％，S：≤0.006％，Al：0.05％～0.35％，Ni：0.70％～2.0％，Cu：0.20％～0.60％，Cr：≤0.08％，Ca：0.0005％～0.004％，并且添加W，其范围为0.2％～0.5％，余量为Fe及不可避免的杂质。

4.如权利要求3所述的一种耐飞溅区腐蚀热轧钢板，其特征在于，钢板中添加Nb、Ti、V一种或一种以上，其中Nb≤0.07％，Ti≤0.15％，V≤0.05％，Nb、Ti、V总量不超过0.22％，余量为Fe及不可避免的杂质。