[发明专利]高湿热海洋大气环境桥梁结构用耐蚀低合金钢及制备方法

说明书

高湿热海洋大气环境桥梁结构用耐蚀低合金钢及制备方法，属于耐蚀钢技术领域。该耐蚀钢的化学成分(wt.％)：C：0.02～0.05、Si：0.20～0.60、Mn：0.70～1.20、P≤0.02、S≤0.003、Cu：0.20～0.90、Ni：0.50～1.60、Mo：0.10～0.50、Ti：0.010～0.030、Nb≤0.030，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明在Cu‑Ni‑Mo低合金钢合金体系基础上，结合低合金钢的经济性，合理调整合金元素Cu、Ni和Mo的含量，得到铁素体—珠光体组织的耐蚀低合金钢。其优点在于，在适当控制合金元素Ni和Mo带来高成本的情况下，本发明中的耐蚀钢兼有一定的经济性和良好的耐蚀性，特别是应用于热带高湿热海洋大气环境，适当Cu/Ni/Mo组合成分的低合金钢其耐蚀性显著优于普碳钢，并且满足高湿热海洋大气环境中桥梁结构用钢对其力学性能的要求。

技术领域

本发明属于耐蚀钢技术领域，具体地涉及一种高湿热海洋大气环境桥梁结构用经济 型耐蚀低合金钢。

背景技术

热带高湿热海洋大气环境具有高温、高湿、高氯离子和高辐照强度的特点，属于严酷海洋大气腐蚀环境，严重威胁该环境下桥梁等基础设施的建设、运行和维护。例如， 处于热带海洋大气环境的泰国达叻地区(100°58'E，12°5'N)，其年平均温度约为28℃， 平均相对湿度约为80％，最高达到98％，年降雨总量约为1000mm，属于典型热带高湿 热海洋大气环境，据统计泰国年腐蚀损失约为136亿美元以上。这种热带高湿热海洋大 气环境腐蚀严重威胁着桥梁结构等重要基础设施的服役安全，制约着交通运输工具的安 全可靠运行。目前，热带高湿热海洋大气环境的桥梁等基础设施建设对低成本的经济型 耐蚀钢存在着比较迫切的需求，因此需要开发出一种适用于高湿热海洋大气环境桥梁结 构用低成本的经济型耐蚀低合金钢。

目前，越来越多国内外学者专注于耐海洋大气腐蚀用钢的研发。例如日本NKK公司开发出主要合金成分为1.5％Ni-0.3％Mo的海岸耐蚀钢板。日本JFE钢铁公司针对海 洋大气环境开发出主要合金成分为2.7％Ni-0.38％Cu-0.02％P的新型耐蚀钢，极大提高 Cu-P系耐蚀钢的耐海水腐蚀性。美国的U.S.Steel公司首先研制成功了高强度耐蚀低合 金钢—Corten钢，在20世纪60年代能够不涂漆直接应用于建筑和桥梁，其中最普遍应 用的是高P、Cu、Cr和Ni的CortenA系列钢和以Cr、Mn、Cu合金化为主的CortenB 系列钢，这种耐蚀钢在日本以及部分欧洲国家得到了广泛使用。紧接着印度模仿美国的 CortenA系列耐蚀钢开发出Sailcor-A系列耐蚀钢。韩国Pohang科技大学也研发出添加 Ni元素和Ca元素的系列耐海洋大气腐蚀性低合金钢。我国许多钢厂也进行了耐蚀钢的 开发，如鞍钢集团的08CuPVRE系列和3Ni钢、济南钢铁公司的09MnNb钢等。

现今已有一些在海洋大气环境中高耐蚀性的低合金钢开发的公开专利，如专利公开 号CN101376953A公开了“一种高耐蚀性高强度耐候钢及其制造方法”，专利申请号201710502466.5公开了“一种使用于海洋环境下的耐候钢”，专利申请号201710075154.0“一种适用于高温滨海环境的高耐蚀低合金钢”，美国专利号US6315946公开了“超低 碳贝氏体耐候钢”。这些专利大多围绕合金元素Cu、Ni、Cr或侧重于轧制工艺的改变， 而对于热带高湿热海洋大气环境中进行实际现场暴晒腐蚀实验的较少；而专利申请号201611097512.X公开了“一种耐高湿热海洋大气高强度耐候钢”，该发明钢种在中国南 海地区进行现场暴晒实验后具有良好耐蚀性，该发明中Ni含量高达2.90％～3.10％，显 著提高了这种钢的成本。

综上所述，各国耐蚀钢的开发各有异同，但都是根据本土的使用环境和气候特点进 行研发和应用。总体来看，虽然各国耐蚀钢均在迅速发展，但尚未有满足一定耐蚀性能要求、较低成本，可满足大规模工程应用的适用于热带高湿热严酷海洋大气环境的经济 型耐蚀低合金钢。

发明内容