[发明专利]一种海洋大气、潮湿环境桥梁用高强度紧固件

说明书

一种海洋大气、潮湿环境桥梁用高强度紧固件，由基体和镀设在基体上的镀层组成；所述的镀层为阴极性致密复合镀层，阴极性致密复合镀层为三层结构，最内、外镀层成分为镍合金或钴合金，中间镀层为单元金属镀层，基体的腐蚀电位负于与基体相贴的最内镀层的腐蚀电位，与基体相贴的最内镀层的腐蚀电位负于中间镀层的腐蚀电位，最外镀层的镀层的腐蚀电位负于中间镀层的腐蚀电位；高强度紧固件的抗拉强度、屈服强度的范围为1000‑1200Mpa。该产品应用于海洋大气、潮湿环境的桥梁部件连接装置，具有优异的抗锈蚀、抗断裂性能。

技术领域

本发明属于紧固件技术领域，具体说的是一种海洋大气、潮湿环境桥梁用高强度紧固件。

背景技术

高强度螺栓是钢结构桥梁连接的重要方式，其具有效率高、性能好、安全可靠等优点，工程应用较为广泛。目前钢结构连接用螺栓的材料性能等级主要为8.8-10.9级，材料主要为35、45、20MnTiB、35VB、40Cr及35CrMo等常规工程用钢，使用规格通常≤M30。其中，20MnTiB钢是我国钢结构桥梁用(M12-M24)规格螺栓所采用的重要钢种。鉴于20MnTiB钢的淬透性及机械性能一致性较差，难于满足更大直径规格如M27，M30等规格的要求，国内相继开发了35VB钢，来解决M27大规格螺栓的应用难题。

上述钢种在普通干燥大气环境下应用问题不大，但面临海洋大气、潮湿环境时，由于存在化学与电化学腐蚀反应，常规工程用中碳合金钢在10.9级及以上强度等级发生氢致断裂的风险较大，常发生高强度螺栓断裂砸车导致重大事故发生，人身安全和经济损失严重。

在实际工程应用中，钢结构桥梁螺栓的表面防护主要为磷皂化、发黑、达克罗等方式。其中，在海洋大气、潮湿环境下，磷皂化、发黑等表面防护的耐蚀性不足，达克罗涂层相对于合金钢基体为阳极性，应用过程中常导致螺栓的锈蚀、锈死和断裂。

究其原因，上述高强度螺栓的技术状态无法满足海洋大气、潮湿大气等类型苛刻介质环境下的安全应用。低碳含镍钢作为重要的船海工程用钢，因其优异的强韧配合性、较高的淬透性、与船体钢的电位适配性等特性，越来越受到人们的重视。对于缺口部件，与低碳含镍钢相比，常规工程用钢的氢扩散系数较高，容易导致应力集中部位的氢聚集；其塑性较差，容易导致应力集中部位的氢聚集；其钢中存在不可逆氢陷阱，也易于导致应力集中部位的氢聚集，从而使得高强度常规工程用中碳合金钢具有较高的氢脆敏感性。表面防护方面，阳极性涂镀层，如达克罗、镀锌、镀锌镍等，服役过程中快速溶解耗损，导致螺栓的锈蚀、锈死；阳极性镀层腐蚀溶解过程中析氢，导致高强度螺栓的氢致脆化。

目前，关于钢结构桥梁用螺栓的专利报道多集中于桥梁螺栓的施工工艺、防松及检测等方面，对桥梁用高强度螺栓用钢及表面防护的专利较少，尤其是对海洋大气、潮湿环境下螺栓安全应用的关注更少。CN 112122084 A专利提供了一种桥梁用螺栓的防护方法及防腐螺栓组件，其主要通过在连接副的裸露外表面依次刷漆，加之防护盖来实现防腐组件的耐蚀性与耐久性，但刷漆的耐蚀性及抗机械破坏性能不足。CN 107022718 A专利给出了一种免涂装桥梁结构用耐海洋大气腐蚀高强螺栓钢及制造方法。该钢种的C含量（wt%）为0.16-0.45%，Cr含量为0.35-3.2%，Cu含量为0.2-0.6%，Ni含量为0.2-2.5%，其适合生产的螺栓规格范围是M16-M30，但无法满足螺栓直径规格大于36mm的需求，比如直径大于80mm的斜拉锚杆连接件等。因此，为有效解决海洋大气、潮湿环境下桥梁用高强度螺栓的锈蚀、锈死及断裂问题及宽范围直径规格需求，开发出苛刻工况下长寿命高品质螺栓已迫在眉睫，在交通运输行业市场前景广阔。

发明内容

为解决现有海洋大气、潮湿环境桥梁用紧固件用钢抗氢脆性能差、表面涂层易破损失去防护作用等问题，本发明的目的是提供一种适合于宽范围直径规格、抗氢脆性能较好的高强度紧固件用钢以及具有高耐蚀性、抗机械破坏性能强、无氢脆现象的表面防护镀层。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种海洋大气、潮湿环境桥梁用高强度紧固件，由基体和镀设在基体上的镀层组成；