[发明专利]一种耐海洋潮差区腐蚀用高性能钢板及其生产方法

说明书

本发明公开一种耐海洋潮差区腐蚀用高性能钢板及其生产方法，钢板化学成分的重量百分比为：C：0.01％～0.035％，Si：0.31％～0.50％，Mn：1.0％～1.50％，P：0.02％～0.040％，S：≤0.005％，Nb：0.045％～0.065％，V：0.03％～0.05％，Ti：0.02％～0.04％，Cr：0.80％～1.15％，Mo：0.08％～0.12％，Cu：0.25％～0.45％，Sb：0.20％～0.30％，RE：0.040％～0.050％，Zr：0.02％～0.03％，Als：0.015％～0.045％。铸坯装炉炉温700～800℃，均热温度1150～1170℃；粗轧开轧温度1100～1150℃，道次压下率16％～25％，粗轧速度1.0～1.4m/s；中间坯厚度为成品厚度的1.5～2倍时待温，二次开轧温度830～860℃，终轧温度810～850℃，轧后进入层流冷却，开冷温度760～800℃，返红温度560～600℃。本发明钢板耐海洋潮差区腐蚀速率小于0.09mm/a、屈服强度400～500MPa、‑60℃冲击功大于等于200J。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，特别涉及到一种耐海洋潮差区腐蚀用高性能钢板及其生产方法。

背景技术

腐蚀是钢铁材料服役过程中普遍存在的失效问题，据统计，每年因腐蚀造成的经济损失占国内生产总值(GDP)的3％左右。地球表面积约71％的海洋中蕴藏着丰富的资源，随着世界人口的日益增长和陆地资源不断的消耗，未来人类的生存会越来越依赖于海洋，海洋将成为矿产、能源和食品资源的主要供应基地。为此，海洋开发被列为未来世界发展的重点目标之一。海水中含有大量的以NaCl为主的盐类，占总含盐量的88.7％。由于它们易于电离，使海水中的氯离子含量增高，海水中金属表面难以保持稳定的钝态，易于发生电化学腐蚀，极易发生劣化破坏。目前海洋污染趋于严重，海洋环境更加复杂，从而使得海洋工程用钢材的腐蚀问题更加突出。大型海洋工程结构在海洋环境中的腐蚀一般分为4个区：大气区、飞溅区、潮差区、全浸区。

潮差区指平均高潮位与平均低潮位之间的区段，金属表面与含氧充分的海水周期性地接触，引起腐蚀。潮汐区的氧扩散没有飞溅区那样快，也无强烈的海水冲击。潮汐区金属表面温度受气温影响也受海水温度的影响，通常接近于表层海水温度。潮差区有海生物栖居，而飞溅区没有。潮差区的腐蚀通常是平均高潮位和平均低潮位最为严重，这是氧浓差电池的作用。潮差段因供氧充分，成为阴极，受到一定程度的保护，腐蚀减轻。低潮位以下全浸区因供氧相对较少成为阳极，使腐蚀加速。潮差区长期处于干湿交替状态，Cl离子容易沉积，从而也导致腐蚀严重。

传统钢铁材料的防腐蚀方法大致可分为4类：①涂层法；②长效法；③阴极保护；④采用本身具有抗腐蚀能力的不锈钢。但大规模使用预防措施所产生的环境污染大、能耗大、投资大，其成本高得难以承受，并且不锈钢的力学性能和焊接性能也很难满足各种工程的需要，因而钢铁材料的腐蚀情况一直没有得到根本的控制。研究表明，通过添加微量合金元素可以在钢材表面形成含有特定结构、具有离子选择特性的致密保护层，使钢材本身具有耐腐蚀性能，并保持优良的综合力学性能及使用性能。

日本川崎制铁株式会社申请的专利：适于高温多湿环境的耐海水腐蚀钢及其制造方法，申请(专利)号：CN94115981.7；针对高温多湿的腐蚀环境设计，用于船舶构件(如压载箱)，其化学成分(重量百分比)为：C＜0.1％，Si＜0.50％，Mn＜1.5％，Ni＜1.5％，Cr0.5％～3.5％，Mo＜0.8％，Nb0.005％～0.05％，Ti0.005％～0.05％，AlT0.005％～0.050％，N0.002％～0.012％；该专利采取无合金元素Cu的设计，将影响保护性锈层的生成，对提高钢的耐蚀性能不利，另外其最高Cr含量达3.5％，不但提高钢材成本，且过高的Cr含量可能反而加速钢的腐蚀。