CN102650018A - 一种耐海水腐蚀钢板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐海水腐蚀钢板及其生产方法，以重量百分比计的化学成分为：C 0.02～0.06％、Si 0.40～0.50％、Mn 1.00～1.30％、Mo 0.20～0.30％、Cu0.20～0.30％、Nb 0.02～0.04％、Al≤0.03％、P 0.02～0.04％、S≤0.008％，余量为Fe及不可避免的杂质，该钢板的组织为多边形铁素体(尺寸≤20μm；体积百分比≥85％)和珠光体。本发明生产工艺简单，耐海水腐蚀钢热轧态交货，成本低、性能稳定，可广泛应用于沿海、海洋工程结构等对耐腐蚀性能和低温冲击韧性有较高要求的领域。

Description

一种耐海水腐蚀钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于低合金耐腐蚀钢中厚板制造领域，特别涉及一种耐海水腐钢板及其生产方法。

背景技术

随着陆地传统能源储备的不断减少，全球目光逐渐转移到海洋油气资源、临海风电资源的有效利用上。由于海洋大气、海水等介质强烈的腐蚀能力，因此不宜采用传统低合金钢用于海洋平台、海上风电场等大型结构的建造；但是采用传统的不锈钢则会带来高昂的成本。采用低合金成分的耐腐蚀钢，可在不大幅提高成本的前提下，显著提高耐腐蚀性能，因而低合金耐腐蚀钢在海洋工程中得到了广泛应用。

在目前已公开的耐海水腐蚀低合金钢相关文献技术中，日本专利JP56009356，JP07316722，JP11001745和JP08073986等提到的耐海水腐蚀钢种中均含有贵重合金元素Ni，生产成本较高，给市场推广应用带来困难。国内文献资料中，CN100460550C，CN101880835A，CN101265555B采用Ni+Cu+Mo或Ni+Cu+Cr合金设计，但同样由于Ni的添加增加了成本，阻碍了上述钢种的市场推广。

目前也有一些不添加Ni的相关专利，通过加入一定量的Cr和Mo来取代Ni，从而形成Cr+Mo+Al或者Cr+Mo+Cu两个合金体系。CN101041883A和CN101319293B采用Cr+Mo+Al体系，由于省去了Ni，因而降低了成本；但0.40～0.60％含量Al的添加则带来了两个问题：1)降低了钢板的强度；2)降低了钢板低温冲击韧性(只能满足0℃冲击功要求)，从而使得钢板的综合机械性能下降；3)钢水冶炼难度加大，容易造成钢坯内部质量不合格。CN100447279C采用Cr+Mo+Cu体系，可得到满足-40℃冲击功要求的板卷钢，该钢抗飞溅区和全浸区腐蚀性能优良；但由于该钢种为厚度6～20mm的热轧卷，满足不了厚度规格为16～40mm的中厚板材的市场需求。

鉴于Cr对耐海水腐蚀钢性能的影响复杂多变，导致耐海水腐蚀钢性能不稳定，而含Ni耐蚀钢又极大提高了生产成本，本发明提出一种不含Ni、Cr的耐海水腐蚀钢板。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种成本较低(不含Ni)、耐海水腐蚀性能稳定(不含Cr)、且低温韧性优异的中厚钢板，解决了高成本、耐海水腐蚀性能波动、低温冲击韧性，以及厚度规格偏小等因素之间的矛盾。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

钢板以重量百分比计的化学成分为：C 0.02～0.06％、Si 0.40～0.50％、Mn1.00～1.30％、Mo 0.20～0.30％、Cu 0.20～0.30％、Nb 0.02～0.04％、Al≤0.03％、P0.02～0.04％、S≤0.008％，余量为Fe及不可避免的杂质。

以下对本发明中所含组分的作用及用量选择作具体说明：

C：虽然能够提高钢板强度，但对钢板的耐腐蚀性能和低温冲击韧性不利；当其含量低于0.02％将会大幅度降低钢板的强度，因此C含量选择在0.02～0.06％。

Si：一方面可以通过固溶强化作用提高钢板的强度，但同时会损害其低温韧性及焊接性能，因此不宜＞0.50％；另一方面，较高的Si含量可有效提高耐海洋大气腐蚀性能以及飞溅区的耐腐蚀性能。因此Si的含量控制在0.40～0.50％。

Mn：当C含量较低时，较高的Mn含量(＞0.5％)可有效提高钢的淬透性，并通过组织细化以及促进贝氏体转变从而提高钢板的强度；但Mn含量过高(＞1.5％)对钢的焊接性能不利，并可能恶化中心偏析。另一方面，较高含量的Mn对抗海水腐蚀性能也有利，因此Mn含量选择在1.00～1.30％。

Mo：可显著提高海水飞溅区的抗腐蚀性能，也能提高抗海洋大气和海水全浸的腐蚀性能。但Mo成本高，目标成分控制在0.25％左右，范围控制在0.20～0.30％。

Cu：可显著提高抗海洋大气腐蚀和抗海水飞溅区腐蚀的性能，Cu和Mo复合添加时，效果更好；在不添加Ni的情况下，Cu含量过高则会影响铸坯的表面质量从而影响成材率。因此其含量控制在0.20～0.30％。

Nb：是控轧控冷钢中的重要元素，在C含量较低的情况下，Nb和Mn的复合添加可有效抑制轧制过程中的奥氏体的回复、再结晶等过程，一方面可提高奥氏体再结晶温度，从而提高轧制温度，减轻轧制机组负荷；另一方面可有效细化钢板的相转变组织，从而能够同时提高强度和低温冲击韧性。含量＜0.02％，其效果不明显；当含量＞0.04％时，会恶化钢板的焊接性能。因此其含量控制在0.02～0.04％。

Al：其主要作用是固氮和脱氧，含量过高会损害钢的韧性。

P：是提高耐腐蚀性能最廉价的元素，其含量≥0.02％可显著提高耐腐蚀性能；但另一方面作为杂质元素，会给母材的低温韧性和焊接热影响区韧性带来不利的影响，所以其含量应尽可能地少；其含量控制在0.02～0.04％。

S：是形成MnS从而使延性降低的元素。为保证厚板的Z向性能，其含量控制在≤0.008％。

本发明的另一目的是提供了一种耐海水腐蚀钢板的生产方法，基本工艺流程如下：

根据上述化学成分重量百分比冶炼、浇铸成板坯；将板坯再加热到1150～1200℃保温处理2～2.5小时，出炉进行两阶段控制轧制，其中第一阶段粗轧温度在≥980℃，厚度压下率≥0.5，第二阶段精轧的开轧温度控制在≤880℃，厚度压下率≥0.6；轧后板坯进入水箱以10～30℃/s的速度冷却至450-550℃；出水后板坯在辊道上空冷至室温，即可制得目标产品，该钢板的组织为多边形铁素体(尺寸≤20μm；体积百分比≥85％)和珠光体。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：(1)钢板成本低，不含贵重合金元素Ni；(2)耐海水腐蚀性能优异、稳定，优于市场含Cr耐海水腐蚀钢；(3)低温韧性优良，本发明钢-60℃冲击功≥190J；(4)生产工艺简单，采用控制轧制与控制冷却工艺，保证了钢种具有良好的力学性能、耐海水腐蚀性能及优良的低温韧性。

附图说明

图1为本发明钢实施例1的显微组织照片。

具体实施方案

下面结合实施例进一步说明本发明：

实施例1：按照本发明钢的化学成分要求，获得钢的化学成分(wt％)如下：C 0.045％、Si 0.41％、Mn 1.21％、Mo 0.25％、Cu 0.25％、Nb 0.03％、Al 0.025％、P 0.03％、S 0.004％，余量为Fe和不可避免的夹杂；

将钢水浇铸成板坯，将板坯加热到1200℃并保温2小时，然后出炉在1100℃进行粗轧，压下率0.6；粗轧结束后60mm厚轧板在辊道上待温；精轧开始温度870℃，终轧温度在855℃，轧成16mm钢板；轧后以12℃/s的速度冷却至550℃，然后空冷至室温，制的目标钢板。

钢板屈服强度424MPa，抗拉强度543MPa，延伸率28.4％，屈强比0.78；-60℃夏比冲击功191J；耐海水腐蚀性能见表1。

实施例2：按照本发明钢的化学成分要求，获得钢的化学成分(wt％)如下：C 0.034％、Si 0.48％、Mn 1.05％、Mo 0.24％、Cu 0.22％、Nb 0.025％、Al 0.029％、P 0.023％、S 0.003％，余量为Fe和不可避免的夹杂；

将钢水浇铸成板坯，将板坯加热到1180℃并保温2.5小时，在1060℃开始轧制，板坯厚度180→90mm；待温后在860℃开始精轧，轧板厚度90→30mm；轧后空冷至室温，轧后以18℃/s的速度冷却至540℃，然后空冷至室温，制得目标钢板。

钢板屈服强度418MPa，抗拉强度528MPa，延伸率30.2％，屈强比0.79；-60℃夏比冲击功190J；耐海水腐蚀性能见表1。

表1实施例钢种的耐腐蚀性能

备注：加速盐雾腐蚀试验，5.0％NaCl溶液，温度35±2℃

由此可见，该发明钢种同时兼备优良的耐海水腐蚀性能和低温冲击韧性，可广泛应用于沿海、海洋工程等对耐蚀性能和低温韧性要求较严格的领域。

Claims (5)

1.一种耐海水腐蚀钢板，其特征在于，该钢板以重量百分比计的化学成分为：C 0.02～0.06％、Si 0.40～0.50％、Mn 1.00～1.30％、Mo 0.20～0.30％、Cu 0.20～0.30％、Nb 0.02～0.04％、Al≤0.03％、P 0.02～0.04％、S≤0.008％，余量为Fe及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的耐海水腐蚀钢板，其特征在于，该钢板组织为多边形铁素体和珠光体。

3.根据权利要求1所述的耐海水腐蚀钢板，其特征在于，所述钢板屈服强度≥345MPa，抗拉强度490～610MPa，-60℃夏比冲击功≥190J。

4.根据权利要求1所述的耐海水腐蚀钢板，其特征在于，所述钢板成品厚度为16～40mm。

5.一种耐海水腐蚀钢板的生产方法，其特征在于：

a.根据权利要求1所述的化学成分冶炼、浇铸成板坯；

b.将板坯加热温度控制在1150～1200℃之间，保温2～2.5小时；

c.在再结晶温度范围内，轧制总压下率≥0.5，单道次压下率≥0.15；在非再结晶区，轧制总压下率≥0.60，单道次压下率≥0.15；

d.轧后以10～30℃/s的速度冷却至450-550℃，出水空冷至室温。

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