[发明专利]一种酸性原油储运罐用耐腐蚀钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于低合金钢制造领域，涉及一种适合酸性原油储运罐用耐腐蚀钢及其制造方法。

背景技术

原油尤其是含硫量高于0.5％的酸性原油储运罐如油船货油舱一直处于严酷的腐蚀环境中，而随着酸性原油产量的增加，腐蚀造成的运输安全问题更加突出，因腐蚀导致的原油泄漏会对经济和生态环境造成巨大损失。现有原油储运罐都必须采用涂层防腐的方法，比如油船货油舱使用常规的AH/DH32、AH/DH36级别高强造船用钢建造，钢板喷丸涂上底漆，再涂装防腐漆，但涂层容易老化剥落，加速了钢板的腐蚀，因此在每隔10年要对货油舱钢板重新涂装或补焊，甚至更换钢板，而检查和修补的工作量大、周期长，给船东造成巨大的成本负担。已有研究表明原油储运罐位置不同，其腐蚀机理也不同，比如货油舱顶部由于充入舱内的O₂、CO₂、SO₂等惰性气体与从原油挥发出来的H₂S气体反应造成全面腐蚀。而H₂S在腐蚀铁锈催化作用下被氧化成层状单质S，极易剥离掉入油舱底板而沉积，与罐底部积累的来自原油的高浓度氯盐共同作用，在底板涂层剥落处形成严重的局部点状腐蚀坑。船坞检查已发现油船货油舱底板点状腐蚀部位数量可达几千个，腐蚀坑最深达10mm，成为了油船运输的巨大安全隐患。

针对现有货油舱的腐蚀问题，国际海事组织(IMO)DE53会议通过了油船货油舱用耐腐蚀钢标准规范，允许油船货油舱应用耐腐蚀钢代替涂层的防腐蚀方案。作为油船货油舱用钢，公开号CN 1946864A的专利1公开了包含Ni、Cu、W、Cr、Zr、Mo、Sb、Sn的耐腐蚀钢成分，授权公告号CN 100562600C的专利2公开了含有Ni、Cu、Cr、Sr、Ba、La、Ce等成分的原油耐腐蚀钢，公开号CN 101415852A的专利3公开了在具有C、Si、Mn、P、S、Al、N、W、Cr、Mo的原油罐用钢中选择性添加Sn、Sb、Ca、REM元素，公开号CN 101525729A的专利4则公开了在具有C、Si、Mn、P、S、Al、Ni、Cr、Ti、Ca、N的钢中选择性添加Cu、B成分。然而上述专利的耐腐蚀钢作为原油环境下的钢材使用时，虽然能改善货油舱等原油罐的抗腐蚀性能，但这些技术并未严格按照IMO的规范进行腐蚀评价，能否满足要求尚得不到验证，特别是能否满足更恶劣腐蚀环境的酸性原油储运罐的耐腐蚀性能要求的验证更不充分，而且这些发明都添加了Ni、REM等高成本合金成分，增加了制造难度和成本，降低了帮助用户降低因腐蚀导致经济损失的意义，这就要求有能适应酸性原油环境并且满足IMO试验规范要求的新型耐腐蚀钢。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明所要解决的技术问题在于提供一种钢板表面无需涂装防腐层、具有优异的酸性原油环境下耐全面和局部腐蚀性能的新型耐腐蚀钢及其制造方法，同时特别适合作为油船货油舱和陆地储油罐顶板和底板使用。

本发明通过如下技术方案实现：

为实现上述目的，本发明所设计的酸性原油储运罐用耐腐蚀钢，其化学成分按重量百分比含有C：0.02％～0.17％、Si：0.05％～0.50％、Mn：0.20％～1.80％、P：0.001％～0.03％、S：0.015％以下、Al：0.01％～0.08％、Sn：0.01％～0.20％、Nb：0.005％～0.05％、Ti：0.005％～0.05％，余量由Fe及不可避免的杂质构成。

进一步还含有Sb：0.01％～0.2％、W：0.005％～0.20％、Cr：0.005％～0.15％、Mo：0.01％～0.15％中的一种或两种以上。

以下详细阐述本发明的酸性原油储运罐用耐腐蚀钢中各合金成分作用机理，其中百分符号％代表重量百分比：

C：0.02％～0.17％

C是保证钢强度的必要元素，含量在0.02％以上，但当含量超过一定量时焊接性能恶化。此外C含量的增加还会增加钢中的含片层渗碳体的珠光体相含量，在酸性环境下珠光体成为阴极，能促进腐蚀，因此上限为0.17％。从经济性和产品性能角度考虑，优选C含量控制在0.06％～0.15％。

Si：0.05％～0.50％

Si是炼钢过程中主要的脱氧成分，为了得到充分的脱氧效果必须含0.05％以上。但若超过上限则会降低母材及焊接部位的韧性，以固溶形式存在的Si提高强度的同时也能提高韧脆转变温度，因此Si含量为0.05％～0.50％，优选含量为0.10％～0.35％。

Mn：0.20％～1.80％