CN115637386A - 一种高速公路护栏用高强度耐候钢及高速公路护栏的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速公路护栏用高强度耐候钢及高速公路护栏的制备方法，涉及金属建材领域。该高强度耐候钢的化学成分质量百分比为：C 0.10～0.12％，Si 0.80～0.10％，Mn 1.00～1.2％，Cu 0.1～0.15％，Al0.05～0.1％，Ti 0.05～0.08％，P 0.03～0.05％，S 0.01～0.02％，O 0.003～0.005％，N 0.001～0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质。该高速公路护栏包括椭圆形钢管、挡板、圆柱形钢管立柱、螺栓、螺母和立柱帽，不但具有优异的强塑性和超强的耐候性，而且制备过程节能环保，耐撞击能力和撞击时的能量吸收能力显著提高。

Description

一种高速公路护栏用高强度耐候钢及高速公路护栏的制备 方法

技术领域

本发明涉及金属建材技术领域，特别是涉及一种高速公路护栏用高强度耐候钢及高速公路护栏的制备方法。

背景技术

高速公路护栏安装在高速公路两侧和中间隔离带，主要起到隔离和防护的作用，一般要求强塑性高、耐候性好、便于运输安装等。目前，高速公路护栏均采用Q235材质的钢板制造，制备成波纹板形状，在受到撞击时，具有一定的抗撞击能力和能量吸收作用。高速公路护栏安装时，首先将立柱预埋到路基里面，然后用铆钉将波纹板固定到立柱上面，按一定距离相互拼接形成整体，一般使用寿命为10～20年左右。我国地域广阔，环境复杂，高速公路护栏表面必须具有防腐、防老化、耐风沙侵蚀等耐候性。目前表面防腐处理以热浸镀锌为主，同时在热浸镀锌的基础上，进行喷塑或涂装来进一步提高耐候性和使用寿命，同时获得需要的各种颜色。

随着我国高速公路的发展，对护栏的需求和性能要求越来越高，尤其是在高原、山地、沙漠、海洋等恶劣环境下的高速公路，对护栏提出了更高的要求，不但应具有更高的强塑性、还应具有优异的耐候性和超长的使用寿命(40年以上)，同时在生产制造的过程中还要节能环保，不能产生污染排放。

目前采用Q235钢材和热浸镀锌的防腐技术，均不能满足高性能、超耐候、长寿命高速公路护栏的需求，同时在表面防腐处理上还存在环保问题。因此需要开发一种新型的高速公路护栏用高强度的耐候钢及绿色的防腐处理方法，来大幅度提升高速公路护栏的性能与使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速公路护栏用高强度耐候钢及高速公路护栏的制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，使高速公路护栏具有优异的性能和更长的使用寿命。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明目的之一：提供一种高速公路护栏用高强度耐候钢，所述高强度耐候钢的化学成分质量百分比为：C 0.10～0.12％，Si 0.80～0.10％，Mn1.00～1.2％；Cu 0.1～0.15％，Al 0.05～0.1％，Ti 0.05～0.08％，P 0.03～0.05％，S 0.01～0.02％，O 0.003～0.005％，N 0.001～0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明目的之二：提供一种高速公路护栏，包括椭圆形钢管、挡板、圆柱形钢管立柱、螺栓、螺母和立柱帽；

所述椭圆形钢管、挡板、圆柱形钢管立柱的材质为上述高强度耐候钢；

所述螺栓为40CrNiMo材质；所述螺母为40Cr材质；

所述圆柱形钢管立柱垂直于地面设置；所述螺栓以贯穿的方式将所述挡板和椭圆形钢管固定于所述圆柱形钢管立柱与地面垂直的一侧；并通过所述螺母将所述螺栓固定；

所述螺栓的贯穿方向为所述椭圆形钢管的长径方向，且所述椭圆形钢管与所述圆柱形钢管立柱垂直于地面的一侧接触。

进一步地，所述椭圆形钢管的尺寸为：壁厚3～5mm，长度4～6m，长径80～100mm，短径40～50mm；所述挡板的尺寸为：厚3～5mm，长度4～6m，宽40～50mm；所述圆柱形钢管立柱的尺寸为：壁厚5mm，直径120～150mm，长1.5～2.5m。

本发明目的之三：提供上述高速公路护栏的制备方法，包括以下步骤：

(1)将所述高强度耐候钢在920～950℃下轧制成板材，设计成所述椭圆形钢管、挡板、圆柱形钢管立柱所需尺寸，并按照所述椭圆形钢管、圆柱形钢管结构进行卷制成型，之后调整温度为880～900℃，并水冷至室温；

(2)将步骤(1)轧制、成型并水冷后的所述高强度耐候钢在400～450℃环境下进行表面氧化处理，之后空冷至室温，得到氧化层；将氧化处理后的所述高强度耐候钢利用锌铝涂料进行浸涂，在表面得到涂层；

(3)将所述螺栓、螺母加热至860℃，80℃水浴淬火，空冷至室温，600℃保护性气氛下回火处理1h，之后冷却，利用锌铝涂料进行浸涂，在表面得到涂层；

(4)将经过上述处理的椭圆形钢管、挡板、圆柱形钢管立柱、螺栓、螺母和立柱帽组装得到所述高速公路护栏。

进一步地，步骤(2)所述表面氧化处理的时间为30min，所述氧化层的厚度为3～5μm。

进一步地，步骤(2)所述表面氧化处理的气氛为空气和水蒸气混合气氛，其中，空气和水蒸气的体积比为2:1。

进一步地，步骤(2)中所述涂层的厚度为5～8μm。

进一步地，步骤(3)淬火时间为1min；步骤(3)冷却的步骤具体为：在80℃的水浴中冷却0.5min。

进一步地，步骤(3)中保护性气氛为体积比为10:1:2的氨气、丙酮气体和水蒸气的混合气体。

进一步地，步骤(3)中所述涂层厚度为5～8μm。

本发明采用连铸连轧工艺对上述成分的低碳、低合金耐候钢进行加工处理，使其具有高强塑性和优异的耐候性能，性价比高，防腐处理过程无三废排放，过程环保，安装简单方便。方形挡板与椭圆钢管配合可以大幅度降低撞击时产生的冲击力，减少撞击造成的伤害与损失。本发明螺栓为高强度螺栓，表面同样经过复合防腐处理。

本发明公开了以下技术效果：

本发明针对高原、山地、沙漠、海洋等自然环境下高速公路护栏的需求，提出了一种新型的高速公路护栏用高强度耐候钢，并结合绿色防腐方法制备得到高强度、超耐候高速公路护栏，制得的高速公路护栏不但具有更优异的强塑性和超强的耐候性(耐中性盐雾腐蚀试验超过2000小时，耐风沙侵蚀能力比目前Q235材质的镀锌板材提高2倍)，而且制备过程节能环保，耐撞击能力和撞击时的能量吸收能力显著提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明新型高速公路护栏及其安装结构示意图；

图2为本发明实施例3中低碳、低合金耐候钢轧制、水冷后的金相组织图；

图3为本发明实施例3中螺栓空冷后的微观组织图。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

一种新型高速公路护栏，包括以下6部分：椭圆形钢管1、挡板2、圆形钢管立柱3、螺栓4、立柱帽5和螺母6。

其中：椭圆形钢管1、挡板2、圆形钢管立柱3采用低碳、低合金耐候钢，经轧制成型、水冷+表面氧化+表面涂覆工艺制造；螺栓4采用40CrNiMo材质，机加工成型后经过加热淬火+保护气氛回火+表面涂覆工艺制备，得到高强度的螺栓；立柱帽5为现有技术聚四氟乙烯材质加工成型的立柱帽；螺母6采用40Cr材质，采用螺栓4同样的加热淬火+保护气氛回火+表面涂覆工艺制备。

上述低碳、低合金耐候钢主要以回收的废旧钢铁材料为主要原材料，冶炼过程中严控各类合金元素含量，冶炼后主要成分的质量百分比为：碳(C)0.10～0.12％；硅(Si)0.80～0.10％；锰(Mn)1.00～1.2％；铜(Cu)0.1～0.15％；铝(Al)0.05～0.1％；钛(Ti)0.05～0.08％；磷(P)0.03～0.05％；硫(S)0.01～0.02％；氧(O)0.003～0.005％；氮(N)0.001～0.003％；其余为铁(Fe)和不可避免的杂质。钢中主要合金元素为C、Si、Mn，主要用于改善钢的性能，在冶炼过程中主要采用通用的氧气转炉炼钢法进行冶炼，采用Al作为脱氧剂，在钢中会残留一定量的纳米氧化铝颗粒，具有第二相和弥散强化的作用；加入少量Ti，Ti在冶炼过程中可以与钢中的C形成一定量的TiC纳米相，该纳米相会掺杂到钢中，同样具有第二相强化的效果；Cu、P、Al、Ti元素还可以改善钢的耐候性。

炼钢原材料以回收的废旧Q235低碳钢为主，Si、Mn以硅铁和锰铁为原材料添加，铜、铝、钛以纯铜、纯铝、纯钛为原材料添加，首先测试Q235废钢成分，然后根据该钢的成分的质量百分比为依据，计算出各个原材料的添加量，按比例添加，最后先将废旧Q235钢在1650℃的炼钢炉中熔化，再依次按比例添加硅铁、锰铁、铜、铝、钛等原材料，出钢温度控制在1650℃左右。

上述新型高速公路护栏制备主要包括以下步骤：

(1)低碳、低合金耐候钢的轧制成型、水冷处理

该新型高速公路护栏的椭圆形钢管1、挡板2、圆形钢管立柱3主要采用连铸连轧技术制造，具体的：将冶炼得到的上述成分低碳、低合金耐候钢坯料经过连续3～5道次轧制成3～5mm厚的板材，轧制后控制板材的温度在920～950℃，按比例截成高速公路护栏椭圆形钢管1、挡板2、圆柱形钢管立柱3所需尺寸；挡板2尺寸的板材空冷至880-900℃后水冷至室温，将椭圆形钢管1、圆柱形钢管立柱3尺寸的板材直接卷制成型，卷制成型后温度控制在880～900℃，然后直接水冷至室温。采用水冷可使钢材获得马氏体+铁素体组织，显著提升钢基体的强度，快速冷却至室温也有助于钢基体表面氧化皮的产生。

椭圆形钢管1的尺寸为：壁厚3～5mm，长度4～6m，长径80～100mm，短径40～50mm；挡板2的尺寸为：厚3～5mm，长度4～6m，宽40～50mm；圆柱形钢管立柱3的尺寸为：壁厚5mm，直径120～150mm，长1.5～2.5m。

(2)低碳、低合金耐候钢的表面氧化及涂覆处理

将已经成型且水冷处理后的低碳、低合金耐候钢放入400～450℃环境中加热30min进行表面氧化处理，空冷至室温，获得3～5μm的致密氧化层(主要成分为Fe₃O₄)，氧化气氛为空气和水蒸气，空气和水蒸气的体积比为2:1；氧化处理后的样品直接浸入环保的现有锌铝涂料(久美特)中进行浸涂、甩干和烘干处理，涂层厚度为5～8μm。处理过程中无废液和固体废弃物产生，尾气主要为空气和水蒸气，不会对环境造成污染。

(3)螺栓、螺母处理

连接用螺栓4采用直径20mm的40CrNiMo钢(参照GB/T 3077-2015)制造，螺栓4的热处理工艺为中频感应加热至860℃，80℃水浴淬火1min，然后空冷至室温，采用600℃保护气氛下回火1小时，保护气氛为氨气、丙酮气体和水蒸气；三种气体加热至200℃预热后，按体积比10:1:2的比例混合后通入回火炉内，尾气经充分燃烧后排放；与螺栓4配套的螺母6采用40Cr材质制造，热处理工艺为螺栓同样的淬火工艺，之后采用与螺栓4同样的回火工艺：采用600℃保护气氛下回火1小时，保护气氛为氨气、丙酮气体和水蒸气；三种气体加热至200℃预热后，按体积比10:1:2的比例混合后通入回火炉内，尾气经充分燃烧后排放。

回火后的螺栓4、螺母6出炉后在80℃的水浴中冷却0.5min，然后空冷至室温，之后直接浸入环保的锌铝涂料中进行浸涂、甩干和烘干处理，涂层厚度为5～8μm。制备的螺栓4、螺母6产品表面无脱碳层，基体为均匀的回火索氏体组织，无明显偏析和夹杂。

与波纹板相比，本发明采用的椭圆形钢管1具有更好的抗撞击能力和撞击时能量吸收性能。各种尺寸的管材和板材搭配使用，在危险系数小的平直路段可采用较小尺寸的护栏安装，在转弯半径大、坡道、桥梁等危险系数大的路段可采用较大尺寸的护栏安装。

本发明制备的高速公路护栏材质的抗拉强度可达800MPa以上，屈服强度可达550MPa以上，远高于目前广泛应用的Q235材质。采用耐候钢材质和表面防护技术处理后，高速公路护栏的使用寿命可达40年以上(通过了耐中性盐雾试验2000小时)，可大幅度降低维护成本，提升安全系数，采用椭圆形钢管1的耐冲击力和能量吸收能力均较目前采用的波纹板材料提升1倍以上，椭圆形钢管1前面安装挡板，可以大幅度增加撞击时的接触面积，减少撞击时对车辆造成的损伤程度。

实施例1

(1)制备低碳、低合金耐候钢

以使用过的报废Q235波纹板为原材料，与硅铁、锰铁和微量Al、Ti、Cu等金属，按比例进行冶炼，得到化学成分如下的低碳、低合金耐候钢：碳(C)0.10％；硅(Si)0.10％；锰(Mn)1.00％；铜(Cu)0.1％；铝(Al)0.1％；钛(Ti)0.05％；磷(P)0.03％；硫(S)0.01％；氧(O)0.005％；氮(N)0.003％；余量为铁(Fe)和不可避免的杂质。

(2)低碳、低合金耐候钢的轧制成型、水冷处理

以上述低碳、低合金耐候钢为原料，通过连铸连轧工艺制备得到高速公路护栏用挡板2、椭圆形钢管1与圆形钢管立柱3。

轧制过程中采用5道次成型，分别轧制成3mm厚的板材和5mm厚的板材，成型板材的温度控制在920℃。3mm厚的板材用于制备成挡板2和椭圆形钢管1；5mm厚的板材制备成圆形钢管立柱3。板材长度4m，宽度50mm。椭圆形钢管1长4m，长径100mm，短径50mm；圆形钢管立柱3直径120mm，长度1.5m；挡板长度4m，宽50mm。

成型后挡板2、椭圆形钢管1和圆形钢管立柱3的温度控制在880℃，然后水冷至室温。

(3)低碳、低合金耐候钢的表面氧化及涂覆处理

将已经成型且水冷处理后的低碳、低合金耐候钢放入400℃的热处理炉中处理30min进行表面氧化处理，空冷至室温，表面获得3μm厚的致密氧化层，氧化气氛为空气和水蒸气，空气和水蒸气的体积比为2:1，氧化层的主要成分为Fe₃O₄。氧化处理后产品直接浸入环保的锌铝涂料中进行浸涂、甩干和烘干处理，涂层厚度控制在8μm，由此可获得高强度的耐腐蚀高速公路护栏用挡板2、椭圆形钢管1和圆形钢管立柱3。

力学测试结果显示：上述挡板2、椭圆形钢管1和圆形钢管立柱3材料的屈服强度和抗拉强度分别为560MPa和820MPa。

(4)螺栓及螺母的螺栓

以正火处理的表面无氧化脱碳层的直径20mm的40CrNiMo圆钢为原材料，加工制备螺栓4，将加工成型后的螺栓4采用中频感应加热至860℃，80℃水浴淬火1min，然后空冷至室温；

与螺栓4配套的螺母6采用40Cr材质制造，热处理工艺为螺栓同样的淬火工艺，淬火后的螺栓4和螺母6进行回火处理1h，均在600℃保护气氛下进行，保护气氛为氨气、丙酮气体和水蒸气；三种气体加热至200℃预热后，按体积比10:1:2的比例混合后通入回火炉内，尾气经充分燃烧后排放。回火后的螺栓4、螺母6出炉后在80℃的水浴中冷却0.5min，然后空冷至室温，回火后的螺栓4、螺母6直接浸入环保的锌铝涂料中进行浸涂、甩干和烘干处理，涂层厚度为8μm。

(4)新型高速公路护栏的组装

将制备的挡板2、椭圆形钢管1、圆形钢管立柱3、螺栓4和螺母6与市场上购买的立柱帽5一起按图1的结构安装至高速公路两边或中间隔离带上，可以免维护使用40年以上(通过了耐中性盐雾试验2000小时)，耐风沙侵蚀能力比目前Q235材质的镀锌板材提高2倍，采用椭圆形钢管1的耐冲击力和能量吸收能力均较目前采用的波纹板材料提升1倍以上。

实施例2

(1)制备低碳、低合金耐候钢

以使用过的报废的建筑用低碳螺纹钢为原材料，与硅铁、锰铁和微量Al、Ti、Cu等金属，按比例进行冶炼，得到化学成分如下的低碳、低合金耐候钢：碳(C)0.12％；硅(Si)0.08％；锰(Mn)1.20％；铜(Cu)0.15％；铝(Al)0.05％；钛(Ti)0.08％；磷(P)0.05％；硫(S)0.02％；氧(O)0.003％；氮(N)0.001％；余量为铁(Fe)和不可避免的杂质。

(2)低碳、低合金耐候钢的轧制成型、水冷处理

以上述低碳、低合金耐候钢为原料，通过连铸连轧工艺制备得到高速公路护栏用挡板2、椭圆形钢管1与圆形钢管立柱3。

轧制过程中采用3道次成型，轧制成5mm厚的板材，成型板材的温度控制在950℃，5mm厚的板材用于制备成挡板2、椭圆形钢管1和圆形钢管立柱3，板材长度6m，宽度40mm。椭圆形钢管1长6m，长径80mm，短径40mm；圆形钢管立柱3直径150mm，长度2.5m；挡板长度6m，宽度40mm。

成型后挡板2、椭圆形钢管1和圆形钢管立柱3的温度控制在900℃，然后水冷至室温。

(3)低碳、低合金耐候钢的表面氧化及涂覆处理

将已经成型且水冷处理后的低碳、低合金耐候钢放入450℃的热处理炉中处理30min进行表面氧化处理，空冷至室温，表面获得5μm厚的致密氧化层，氧化气氛为空气和水蒸气，空气和水蒸气的体积比为2:1，氧化层的主要成分为Fe₃O₄。氧化处理后产品直接浸入环保的锌铝涂料中进行浸涂、甩干和烘干处理，涂层厚度控制在5μm，由此可获得高强度的耐腐蚀高速公路护栏用挡板2、椭圆形钢管1和圆形钢管立柱3。

力学测试结果显示：上述挡板2、椭圆形钢管1和圆形钢管立柱3材料的屈服强度和抗拉强度分别为600MPa和850MPa。

(4)螺栓及螺母的螺栓

以正火处理的表面无氧化脱碳层的直径20mm的40CrNiMo圆钢为原材料，加工制备螺栓4，将加工成型后的螺栓4采用中频感应加热至860℃，80℃水浴淬火1min，然后空冷至室温；

与螺栓4配套的螺母6采用40Cr材质制造，热处理工艺为螺栓同样的淬火工艺。

淬火后的螺栓4和螺母6进行回火处理1h，均在600℃保护气氛下进行，保护气氛为氨气、丙酮气体和水蒸气；三种气体加热至200℃预热后，按体积比10:1:2的比例混合后通入回火炉内，尾气经充分燃烧后排放。回火后的螺栓4、螺母6出炉后在80℃的水浴中冷却0.5min，然后空冷至室温，回火后的螺栓4、螺母6直接浸入环保的锌铝涂料中进行浸涂、甩干和烘干处理，涂层厚度为5μm。

(4)新型高速公路护栏的组装

将制备的挡板2、椭圆形钢管1、圆形钢管立柱3、螺栓4和螺母6与市场上购买的立柱帽5一起按图1的结构安装至高速公路两边或中间隔离带上，可以免维护使用50年以上(通过了耐中性盐雾腐蚀试验2500小时测试)，耐风沙侵蚀能力比目前Q235材质的镀锌板材提高2倍，采用椭圆形钢管1的耐冲击力和能量吸收能力均较目前采用的波纹板材料提升1倍以上。

实施例3

(1)制备低碳、低合金耐候钢

以使用过的报废低碳钢筋、钢板等为原材料，与硅铁、锰铁和微量Al、Ti、Cu等金属，按比例进行冶炼，得到化学成分如下的低碳、低合金耐候钢：碳(C)0.11％；硅(Si)0.09％；锰(Mn)1.10％；铜(Cu)0.14％；铝(Al)0.08％；钛(Ti)0.06％；磷(P)0.04％；硫(S)0.015％；氧(O)0.004％；氮(N)0.002％；余量为铁(Fe)和不可避免的杂质。

(2)低碳、低合金耐候钢的轧制成型、水冷处理

以上述低碳、低合金耐候钢为原料，通过连铸连轧工艺制备得到高速公路护栏用挡板2、椭圆形钢管1与圆形钢管立柱3。

轧制过程中采用4道次成型，轧制成5mm厚的板材，成型板材的温度控制在925℃。5mm厚的板材用于制备成挡板2、椭圆形钢管1和圆形钢管立柱3。板材长度6m，宽度50mm。椭圆形钢管1长6m，长径100mm，短径50mm；圆形钢管立柱3直径140mm，长度2.2m；挡板长度6m，宽度50mm。

成型后挡板2、椭圆形钢管1和圆形钢管立柱3的温度控制在890℃，然后水冷至室温。

(3)低碳、低合金耐候钢的表面氧化及涂覆处理

将已经成型且水冷处理后的低碳、低合金耐候钢放入450℃的热处理炉中处理30min进行表面氧化处理，空冷至室温，表面获得5μm厚的致密氧化层，氧化气氛为空气和水蒸气，空气和水蒸气的体积比为2:1，氧化层的主要成分为Fe₃O₄。氧化处理后产品直接浸入环保的锌铝涂料中进行浸涂、甩干和烘干处理，涂层厚度控制在8μm，由此可获得高强度的耐腐蚀高速公路护栏用挡板2、椭圆形钢管1和圆形钢管立柱3。

力学测试结果显示：上述挡板2、椭圆形钢管1和圆形钢管立柱3材料的屈服强度和抗拉强度分别为580MPa和840MPa。

(4)螺栓及螺母的螺栓

以正火处理的表面无氧化脱碳层的直径20mm的40CrNiMo圆钢为原材料，加工制备螺栓4，将加工成型后的螺栓4采用中频感应加热至860℃，80℃水浴淬火1min，然后空冷至室温；

与螺栓4配套的螺母6采用40Cr材质制造。

淬火后的螺栓4和螺母6进行回火处理1h，均在600℃保护气氛下进行，保护气氛为氨气、丙酮气体和水蒸气；三种气体加热至200℃预热后，按体积比10:1:2的比例混合后通入回火炉内，尾气经充分燃烧后排放。回火后的螺栓4、螺母6出炉后在80℃的水浴中冷却0.5min，然后空冷至室温，回火后的螺栓4、螺母6直接浸入环保的锌铝涂料中进行浸涂、甩干和烘干处理，涂层厚度为8μm。

(4)新型高速公路护栏的组装

将制备的挡板2、椭圆形钢管1、圆形钢管立柱3、螺栓4和螺母6与市场上购买的立柱帽5一起按图1的结构安装至高速公路两边或中间隔离带上，可以免维护使用60年以上(通过了耐中性盐雾腐蚀试验3000小时测试)，耐风沙侵蚀能力比目前Q235材质的镀锌板材提高2倍，采用椭圆形钢管1的耐冲击力和能量吸收能力均较目前采用的波纹板材料提升1倍以上。

图2为本发明实施例3中低碳、低合金耐候钢轧制、水冷后的金相组织图(白色为铁素体、灰色马氏体)；

图3为本发明实施例3中螺栓空冷后的微观组织图。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高速公路护栏用高强度耐候钢，其特征在于，所述高强度耐候钢的化学成分质量百分比为：C 0.10～0.12％，Si 0.80～0.10％，Mn 1.00～1.2％，Cu 0.1～0.15％，Al0.05～0.1％，Ti 0.05～0.08％，P 0.03～0.05％，S 0.01～0.02％，O 0.003～0.005％，N0.001～0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.一种高速公路护栏，其特征在于，包括椭圆形钢管、挡板、圆柱形钢管立柱、螺栓、螺母和立柱帽；

所述椭圆形钢管、挡板、圆柱形钢管立柱的材质为权利要求1所述的高强度耐候钢；

所述螺栓为40CrNiMo材质；所述螺母为40Cr材质；

所述圆柱形钢管立柱垂直于地面设置；所述螺栓以贯穿的方式将所述挡板和椭圆形钢管固定于所述圆柱形钢管立柱与地面垂直的一侧；并通过所述螺母将所述螺栓固定；

所述螺栓的贯穿方向为所述椭圆形钢管的长径方向，且所述椭圆形钢管与所述圆柱形钢管立柱垂直于地面的一侧接触。

3.根据权利要求2所述的高速公路护栏，其特征在于，所述椭圆形钢管的尺寸为：壁厚3～5mm，长度4～6m，长径80～100mm，短径40～50mm；所述挡板的尺寸为：厚3～5mm，长度4～6m，宽40～50mm；所述圆柱形钢管立柱的尺寸为：壁厚5mm，直径120～150mm，长1.5～2.5m。

4.一种权利要求2所述高速公路护栏的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将所述高强度耐候钢在920～950℃下轧制成板材，设计成所述椭圆形钢管、挡板、圆柱形钢管立柱所需尺寸，并按照所述椭圆形钢管、圆柱形钢管结构进行卷制成型，之后调整温度为880～900℃，并水冷至室温；

(2)将步骤(1)轧制、成型并水冷后的所述高强度耐候钢在400～450℃环境下进行表面氧化处理，之后空冷至室温，得到氧化层；将氧化处理后的所述高强度耐候钢利用锌铝涂料进行浸涂，在表面得到涂层；

(3)将所述螺栓、螺母加热至860℃，80℃水浴淬火，空冷至室温，600℃保护性气氛下回火处理1h，之后冷却，利用锌铝涂料进行浸涂，在表面得到涂层；

(4)将经过上述处理的椭圆形钢管、挡板、圆柱形钢管立柱、螺栓、螺母和立柱帽组装得到所述高速公路护栏。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述表面氧化处理的时间为30min，所述氧化层的厚度为3～5μm。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述表面氧化处理的气氛为空气和水蒸气混合气氛，其中，空气和水蒸气的体积比为2:1。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述涂层的厚度为5～8μm。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)淬火时间为1min；步骤(3)冷却的步骤具体为：在80℃的水浴中冷却0.5min。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中保护性气氛为体积比为10:1:2的氨气、丙酮气体和水蒸气的混合气体。

10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述涂层厚度为5～8μm。

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