[发明专利]一种含Zr耐硫酸露点腐蚀钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种含Zr耐硫酸露点腐蚀钢板及其制造方法。

背景技术

酸性气体腐蚀是石油、化工、电力等行业中遇到的最普遍的一种侵蚀形式，对设备既可形成均匀腐蚀也可形成局部腐蚀。耐硫酸露点腐蚀一般出现在锅炉预热器和省煤气设备，以及输送管道和烟囱上。锅炉所用的燃料如重油和煤中都含有大量的硫(S)，经燃烧分解成二氧化硫(SO₂)和三氧化硫(SO₃)，在露点温度与水蒸汽结合变成硫酸(H₂SO₄)由稀变浓对设备有强烈的腐蚀作用。SO₂会导致金属表面薄液膜的酸性化，它的存在能引起腐蚀产物自催化的加速作用。

耐硫酸露点腐蚀用钢是一种既耐硫酸露点腐蚀又耐大气腐蚀钢种。耐硫酸露点腐蚀钢合金成分设计继1933年诞生于美国的耐候钢之后，对硫酸露点凝结现象的研究，发现含有一定Cu、P、Cr、Ni等合金元素的CORTEN钢具有一定的耐蚀性，以此为开端将这种低合金钢首次开始应用于锅炉的空气预热器。最初发现钢中添加0.2％～0.5％的铜可以极大地提高钢对各种浓度硫酸的耐蚀性，铜成为耐硫酸露点腐蚀钢的基本成分之一。

日本开发的耐硫酸露点腐蚀钢按照使用环境主要划分为两类：(1)以0.2％～0.5％Cu、＞0010％S为基体，添加少量Sn和Sb元素，其化合物成为对氢发生反应的抑制剂；(2)对于高温、高浓度硫酸的第IV腐蚀环境，把和CORTEN钢同系统的Cu、Cr或者Cu、Cr、Ni作为基础开发的。如特公昭43-14585号公报所述，复合添加Cu、Sb具有耐硫酸露点腐蚀性能并得以应用证实。

国内对于耐硫酸露点腐蚀钢的研制和开发起步较晚，成分体系及使用标准一般借鉴日本的钢种，其中典型的有宝钢股份公司的B485NL、鞍钢的10CrlCu，此外江阴特钢的ND(09CuCrSb)钢、济钢的12MnCuCr及宝钢一钢公司的NS耐硫酸露点腐蚀钢产品。

美国的CORTEN钢以及国内的宝钢股份公司的B485NL、鞍钢的10CrlCu，济钢的12MnCuCr为Cr、Cu系钢(公开号：90101258.0)，但在Cr、Cu系成分设计中省略了耐硫酸露点良好的元素Sn和Sb，在酸性环境中其耐蚀性并不理想。

如上所述，所期望的在酸性气体腐蚀环境具有良好的耐腐蚀性能和良好焊接性能的钢板。现在还没有更适宜的生产技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术所存在的不足，提供一种在酸性气体腐蚀环境下具有良好的耐腐蚀性能和良好焊接性能的钢板及其制造方法。

本发明是这样实现的：该含Zr耐硫酸露点腐蚀钢板的组成成分重量百分比(Wt％)为：C：0.02％～0.15％，Si：0.15％～0.55％，Mn：0.50％～1.60％，P：≤0.020％，S：≤0.020％，Ni：0.08％～0.30％，Cu：0.20％～0.60％，Cr：0.30％～1.50％，Sb：0.04％～0.30％，Zr：0.01％～0.05％，Als：0.015％～0.045％，Nb：≤0.07％，Ti：0.01％～0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明在合金中加入Zr，Zr是一个强氧化物、强氮化物形成元素.其化合物不仅熔点高(如ZrO₂熔点为2677℃，ZrN熔点为3255℃)，硬度也高，在钢中可以抑制奥氏体晶粒长大，钢中的铁素体也是细晶铁素体。晶粒细化可提高腐蚀的均匀性，特别是对耐局部腐蚀性有利。Zr的耐腐蚀性能还取决于它们的致密氧化膜ZrO₂以及在腐蚀介质中的钝化行为，Zr的钝化电位区小，有过钝化现象，因而具有提高耐硫酸露点腐蚀能力；Zr元素可以有效促进针状铁素体形成，显著地提高焊缝的韧性。

本发明成分设计理由如下：

本发明的重要特点之一是C元素的选择，碳含量最大不宜超过0.30％，C元素是强化元素，碳含量偏低将损害材料的强度，选择碳含量在0.02％～0.15％。降低碳含量，一方面有利于提高韧性，同时可显著改善钢板焊接性能。

Si强化元素，固溶于铁素体提高钢的屈服强度，低于0.15％，会增加炼钢工序成本。高于0.50％，在这种成分组合中易使板坯产生难以去除的再生铁皮，影响成品钢板的表面质量。因此确定其范围为0.15％～0.55％。