[发明专利]一种耐碱性土壤腐蚀埋地结构用钢及其制造方法

说明书

本发明公开一种耐碱性土壤腐蚀埋地结构用钢及其制造方法。钢中含有C：0.03％～0.08％、Si：0.07％～0.27％、Mn：0.40％～1.25％、Nb：0.005％～0.025％、Ti：0.010％～0.030％、Cr：2.2％～3.8％、Cu：0.10％～0.30％、Sb：0.05％～0.15％、Mo：0.20％～0.40％、Ni：0.25％～0.45％、Al：0.01％～0.04％、P≤0.015％、S≤0.005％，余量为铁和不可避免的杂质。铸坯下线缓冷时间≥72h；铸坯加热至1220～1250℃，粗轧终轧温度1080～1120℃，精轧开轧温度1020～1060℃，精轧终轧温度860～930℃，精轧总压下率≥65％，轧后冷却速度10～25℃/s，740～790℃卷取。钢板具有良好的强韧性和耐碱性土壤腐蚀性。

技术领域

本发明属于金属材料领域，具体涉及良好强韧性及耐土壤腐蚀性的埋地结构用钢。

背景技术

埋地结构是指修筑在地下的建筑物和构筑物，如桥涵、管廊、巷道、隧道及人防工程等等，目前主要建筑形式主要有钢筋混凝土结构和装配式钢制结构两种，相比较于传统现浇混凝土结构，装配式钢制结构具有工程造价低、施工难度低、施工速度快、抗变形能力及耐久性长等优势，并且钢结构可以回收利用、利用率高，装配式钢制结构今后将逐渐代替钢筋混凝土结构成为未来埋地结构工程的主流。

埋地结构用钢在铺设过程中必然会接触土壤介质，进而发生土壤腐蚀。土壤腐蚀是指金属在土壤环境中所发生的腐蚀。土壤是由气相、液相和固相所构成的一个复杂系统，其中还生存很多土壤微生物。影响土壤腐蚀的因素有很多，如孔隙度、PH值、电阻率、含氧率、水分、温度等等、各种因素交互作用，所以土壤腐蚀是一个十分复杂的腐蚀问题，钢板在土壤中的腐蚀条件比暴露在大气中更加严苛、复杂。土壤腐蚀对钢结构危害极大，极易造成地下管道泄漏，地下建筑结构损毁，给国家造成巨大的经济损失。

目前，国内外耐蚀钢主要集中在耐大气腐蚀、耐海水腐蚀等方面研究，针对钢板在土壤腐蚀方面研究较少，对工业化生产兼具良好强韧性及耐土壤腐蚀性结构用钢的成熟技术实属空白。现代工业针对钢的土壤腐蚀的防护措施一般是在金属表面镀锌或进行刷涂防腐涂料，钢板本身并不具有防土壤腐蚀性能。一旦防腐涂层脱落，金属在土壤中会加速腐蚀，导致钢结构失效，并且防护涂层对土壤会产生污染，破坏生态环境。综上所述，有必要针对钢板在不同的土壤环境的腐蚀问题进入深入研究。因此，开发出质量稳定强韧性和耐土壤腐蚀性能兼备的埋地结构用钢，不仅可以提高不同埋地土壤环境下钢结构的使用寿命，还可以占领地下综合管廊、桥涵等国家新兴重点工程的国内市场。

由于我国地域辽阔，土壤资源丰富、类型繁多，世界罕见。土壤类型与气候环境关系密切。例如东南热带气候地区的红土壤为酸性土壤、西部高原干旱地区的棕色土壤为碱性土壤，中部平原地区的褐色土壤为中性土壤，滨海地区的土壤为盐渍土壤。这些埋地结构用钢必然会经过不同类型的土壤介质，而不同的土壤介质环境对于埋地结构用钢腐蚀影响也各不同相同。

申请号为201610787178.4的“耐酸性土壤腐蚀钢及其制备方法”发明专利，涉及一种耐酸性土壤腐蚀钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.174％～0.182％，Si：0.51％～0.55％，Mn：1.43％～1.63％，P≤0.008％，S≤0.002％，Nb：0.018％～0.024％，Ti：0.029％～0.032％，V：0.032％～0.045％，W：0.06％～0.12％，Mg：0.0081％～0.0093％，Sn：0.08％～0.13％，其余为Fe及不可避免的夹杂。该发明提供的耐酸性土壤腐蚀钢及其制备方法，具有良好的耐酸性土壤腐蚀性能。该发明专利中含有贵重金属W、Mg，稀土元素Sn，不仅合金成本高，且冶炼困难。另一方面该专利虽然介绍了耐酸性土壤钢种的制备方法，却没有体现钢板的力学性能及耐土壤腐蚀性能，且不能用于碱性土壤埋地结构工程使用。