CN105132832A - 一种耐高湿热海洋大气腐蚀钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种耐高湿热海洋大气腐蚀钢板及其制造方法，属于耐蚀低合金钢技术领域。钢板以重量百分比计的化学成分为：C0.01～0.03％、Si0.50～0.60％、Mn0.50～0.70％、Cu0.50～0.60％、Ni0.50～0.60％、Cr3.00～3.50％、Mo0.30～0.50％、Nb0.02～0.04％、Al0.80～1.00％、Sn0.20～0.30％、Sb0.06～0.10％，P≤0.03％、S≤0.008％，余量为Fe及不可避免的杂质。生产工艺流程包括：铁水脱硫→转炉顶底复合吹炼→炉外精炼→连铸→热连轧→卷取→精整→检验入库。在工艺中控制的主要技术参数如下：加热温度:1210～1240℃；终轧温度810-850℃，卷取温度500-540℃。优点在于：大幅度提高耐候钢耐南海高湿热严酷大气腐蚀环境下的耐蚀性能，并经济、实用、成本低。

Description

一种耐高湿热海洋大气腐蚀钢板及其制造方法

技术领域

本发明属于耐蚀低合金钢技术领域，尤其涉及一种耐高湿热海洋大气腐蚀钢板及其制造方法，实现了经济、实用、成本低。

背景技术

21世纪是海洋的世纪。国务院《全国海洋经济发展“十二五”规划》提出，2020年海洋经济生产总值达到GDP的12％，2030年达到20万亿。中国南海地区被誉为“第二个波斯湾”，南海海域石油储量约400多亿吨，天然气10万亿立方米，近年科学家又在南海发现大量“可燃冰”。南海海底蕴藏着丰富的矿物质资源，含有锰、磷、铁、铜、钴等35种金属和稀有金属的锰结核。南海海域面积有356万平方公里，其中有超过200个岛屿和岩礁，我国对南海诸岛及其附近海域拥有无可争辨的主权。南海地区岛礁环境因其独特的高湿热、强辐射、近海岸、高Cl^-环境造成腐蚀性极强，到目前为止，现有的低合金耐蚀钢在南海近海岸腐蚀环境下均无法获得良好的使用效果，例如钢结构建筑一般3年即出现腐蚀失效。目前我国正在进行南海地区海洋基础设施建设，迫切需要新型的耐高湿热海洋大气腐蚀耐候钢。

专利公开号为CN101376953A的中国专利公开了“一种高耐蚀高强度耐候钢及其制造方法”，其特点是采用超低碳、低锰、中铬的Cr-Ni-Cu系成分、利用Ti微合金化，最终得到具有较好耐候性的700MPa级耐候钢。

专利公开号为CN101792888A的中国专利公开了“一种高强耐候钢及其制造方法”，其特点是采用超低碳、中锰、中铬的Cr-Ni-Cu系成分、采用Ca加Re的夹杂物复合变质处理，屈服强度能达到550MPa左右。

专利公开号为CN101660108A的中国专利公开了“非调质针状组织高强度低屈强比耐候钢及其生产方法”，其特点是采用低碳、中锰的Cu-Ni-Cr系设计，添加了一定量的Mo，利用Nb，Ti微合金化，最终得到较好综合性能的高强耐候钢。

专利公开号为CN1609257A的中国专利公开了“针状组织高强度耐候钢及其生产方法”，其特点是采用极低碳、Cu-Cr-Ni-Mo-Nb的加入及Ti-Al-Zr-RE或Ca中的两种或两种以上复合添加，最终得到500MPa级别其具有针状组织的耐候钢。专利公开号为CN102127717A的中国专利公开了“韧性优良的高耐蚀性含Cr耐候钢”，其特点是钢中含有2.5-7.0％较高含量的Cr，本发明钢种具有优良的耐大气腐蚀性能，相对于传统耐候钢，腐蚀性能提高了一倍以上。

专利号为US6315946的美国专利公开一种“Ultra-lowCarbonBainiticWeatheringSteel”，其特点是采用超低碳、Cu-Cr-Ni系成分设计，通过微合金强化及控轧控冷得到所需力学性能及耐候性，但屈服强度仅为450MPa左右。

以上专利基本上都是在Cu-Cr-Ni等成分体系的基础上，辅以Nb、Ti等微合金化元素，利用控制轧制及控制冷却手段得到所需力学性能及耐候性能，应用方向大都是工业大气腐蚀环境，还没有一种专利发明耐候钢是针对南海高湿热大气腐蚀服役环境，不能适用于南海高湿热严酷大气腐蚀环境下使用。本发明的优点在于：采用较高含量的Cr，复合添加Sn和Sb，适量的Al，少量的Mo，可以大幅度提高耐候钢耐南海高湿热严酷大气腐蚀环境下的耐蚀性能，同时生产成本仅比普碳钢高1000元/吨左右，有利于推广使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐高湿热海洋大气腐蚀钢板及其制造方法，解决了含Ni、Mo耐蚀钢生产成本高等问题。本发明耐蚀性较好，并不含Ni、Mo，经济、实用。

本发明的钢板以重量百分比计的化学成分为：C0.01～0.03％、Si0.50～0.60％、Mn0.50～0.70％、Cu0.50～0.60％、Ni0.50～0.60％、Cr3.00～3.50％、Mo0.30～0.50％、Nb0.02～0.04％、Al0.80～1.00％、Sn0.20～0.30％、Sb0.06～0.10％，P≤0.03％、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:碳可以提高钢的强度，但是碳含量增加不利于耐蚀性，对焊接性和韧性也有不利影响。因此本发明中C的含量控制在0.01～0.03％。

Si：是炼钢中的脱氧剂，有固溶强化作用，本发明中C的含量控制在0.50～0.60％。

Mn：是钢中有效的固溶强化元素，本发明中Mn的含量控制在0.50～0.70％。

Cu：铜是最为有效的提高耐蚀性的元素之一，普遍应用在耐大气腐蚀钢和耐海水腐蚀钢中，但是钢中铜含量过高会造成铸坯开裂，因此铜的含量控制在0.50～0.60％。

Cr：可显著提高钢的耐蚀性能，含量低于0.8％时，耐蚀性提高效果不明显，本发明中Cr含量控制在3.00～3.50％。

Ni：可显著提高钢的耐蚀性能，但是合金成本较高，本发明的Ni含量控制在0.50～0.60％。

Al：主要作用是脱氧，可以显著提高海洋环境下钢的耐蚀性能，但含量过高会损害钢的韧性，本发明中Al含量控制在0.80～1.00％。

Sn：可以提高提高海洋环境下钢的耐蚀性能，但是含量过高会损害钢的韧性，本发明中Sn含量控制在0.20～0.30％。

Sb：在耐硫酸露点腐蚀钢中为主要的耐蚀元素，含量过高会损害钢的韧性，本发明中发现Sb与Sn协同作用可以显著提高海洋环境下钢的耐蚀性能，本发明中Sn含量控制在0.06～0.10％。

S：严重恶化钢的耐蚀性能，其含量控制在≤0.008％。

P：提高钢的耐蚀性，但是不利于焊接性和韧性，含量控制在≤0.03％。

具体生产工艺流程包括：铁水脱硫→转炉顶底复合吹炼→炉外精炼→连铸→热连轧→卷取→精整→检验入库。在工艺中控制的主要技术参数如下：

加热温度:1210～1240℃；终轧温度810-850℃，卷取温度500-540℃。

本发明的优点在于：采用较高含量的Cr，复合添加Sn和Sb，适量的Al，少量的Mo，可以大幅度提高耐候钢耐南海高湿热严酷大气腐蚀环境下的耐蚀性能，同时生产成本仅比普碳钢高1000元/吨左右，有利于推广使用。

具体实施方法

下面结合具体实施实例对本发明的低成本耐海水腐蚀钢作进一步说明：

实施例1

表1为本发明钢和对比钢的化学成分。表2为本发明钢和对比钢在2％氯化钠溶液中的周期浸润加速腐蚀试验结果。本发明钢在氯化钠溶液中进72小时周浸试验，腐蚀速率为碳钢的45.0％，而同一周期下Q450NQR1耐蚀低合金钢腐蚀速率为CortenB的78.％。对比钢C和本发明钢相比，添加少量Mo同时提供Cr含量可以进一步提高耐蚀性。

本发明钢的屈服强度R_p0.2为560MPa，抗拉强度R_m为690MPa，延伸率为27.8％，具有良好的机械性能。

表1本发明钢和对比钢的化学成分

表2本发明钢和对比钢的周浸加速腐蚀速率

Claims (2)

1.一种耐高湿热海洋大气腐蚀钢板，其特征在于，以重量百分比计的化学成分为：C0.01～0.03％、Si0.50～0.60％、Mn0.50～0.70％、Cu0.50～0.60％、Ni0.50～0.60％、Cr3.00～3.50％、Mo0.30～0.50％、Nb0.02～0.04％、Al0.80～1.00％、Sn0.20～0.30％、Sb0.06～0.10％，P≤0.03％、S≤0.008％，余量为Fe及不可避免的杂质。

2.一种权利要求1所述的耐高湿热海洋大气腐蚀钢板的制备方法，其特征在于，生产工艺流程包括：铁水脱硫→转炉顶底复合吹炼→炉外精炼→连铸→热连轧→卷取→精整→检验入库；在工艺中控制的技术参数如下：

加热温度:1210～1240℃；终轧温度810-850℃，卷取温度500-540℃。