[发明专利]一种原油船货油舱底板用耐腐蚀钢

说明书

技术领域

本发明属于低合金船舶用钢制造领域，涉及一种原油船货油舱（COT）底板用耐腐蚀钢及其制造方法，具体地是指能在原油沉积高浓度Cl-腐蚀环境下使用的耐局部点状腐蚀的钢材，适用于原油船COT底板的建造。

背景技术

在原油储运过程中，储运容器如原油船货油舱（COT）底部会覆盖着一层含有油泥、高浓度Cl^-卤水及H₂S的沉积油膜。一般而言，油膜层阻止了底板和腐蚀介质的接触，降低了底板的腐蚀速率，有利于提高底板的腐蚀寿命。但油船运营时的洗舱冲刷会破坏油膜层的完整性，造成局部性破损。当再次装载原油时破损处底板部位就直接暴露于含有高酸性（pH值小于1）、高浓度Cl^-和沉积H₂S的恶劣腐蚀环境中，从而发生严重的局部点状腐蚀。船坞检查已发现一个COT底板的点状腐蚀数量可达几千个，腐蚀坑最深可达10mm。这种腐蚀成为了原油船运营中的极大安全隐患。针对现有COT的腐蚀问题，国际海事组织（IMO）DE53会议通过了油船货油舱用耐腐蚀钢标准标准（MSC.289(87)），将油船货油舱应用新型耐腐蚀钢作为传统涂层防腐的唯一替代方案。日本船级社NK在2010年12月发布了《油船货油舱用耐腐蚀钢指南》，专门对使用COT耐腐蚀钢板作出规定，包括了COT底板的实验室加速腐蚀评价方法和腐蚀速率要求。使用新型的耐腐蚀钢材将提高原油船的安全性，并降低船东的建造和运营维护成本，将成为原油储运材料应用发展方向。

公开号CN 1946864A的专利1公开了包含Ni、Cu、W、Cr、Zr、Mo、Sb、Sn的耐腐蚀钢成分。授权公告号CN 100562600C的专利2公开了含有Ni、Cu、Cr、Sr、Ba、La、Ce等成分的原油耐腐蚀钢。公开号CN 101415852A的专利3公开的原油罐用钢化学成分中需选择添加Sn、Sb、Ca、REM元素。公开号CN 101525729A的专利4则公开了在具有C、Si、Mn、P、S、Al、Ni、Cr、Ti、Ca、N的钢中选择性添加Cu、B成分的技术。公开号CN 102400059A的专利5公开了一种原油货油舱用耐腐蚀钢板的化学成分，并明确了用TMCP工艺生产，但未明确其腐蚀实验方法，没有区分出底板和上甲板腐蚀环境差异，也未明确原油和海水腐蚀环境差异。

上述专利的耐腐蚀钢作为原油环境下的钢材使用时，虽然能改善耐腐蚀性能，但都未严格按照IMO标准进行腐蚀评价，尚不能验证能否满足标准要求，特别是能否满足在含有高浓度Cl^-的恶劣腐蚀环境中作为COT底板使用更不可知，而且这些发明都添加了多种合金成分，增加了冶炼难度和材料成本。此外上述专利并未包括钢板的力学性能，而COT用钢属于船舶用钢领域，必须符合相关船级社规范对钢板力学性能的要求，这就要求发明的新型COT底板用耐腐蚀钢既能满足IMO关于COT耐腐蚀钢标准MSC.289(87)对耐蚀性能的要求，也能满足船级社规范对钢板力学性能的要求。

发明内容

本发明目的在于提供一种即使钢板表面不涂装防腐层也能满足储运原油要求的原油船货油舱底板用耐腐蚀钢，即在高酸性、高浓度Cl-原油环境中具有优异的耐局部点状腐蚀性能，特别适合于建造原油船货油舱的底板。

本发明主要针对COT底板而设计的耐腐蚀钢，按IMO耐腐蚀钢标准MSC.289(87)规定的模拟COT底板腐蚀环境的加速腐蚀实验方法进行了评价，即在高酸性和高浓度Cl-溶液（pH=0.85的10%NaCl溶液）中进行浸泡的加速腐蚀实验，可靠地评价了本发明钢的耐腐蚀性能，获得满足IMO标准要求的、适用于建造COT底板的耐腐蚀钢。

为实现上述目的，本发明所设计的酸性原油储运罐用耐腐蚀钢，其化学成分按重量百分比含有C：0.04~0.12%、Si：0.10~0.50%、Mn：0.70~1.60%、P：0.003~0.03%、S：0.005%以下、Ni：0.10-0.50%、Cu：0.10~0.50%、Nb：0.005~0.05%、Ti：0.005~0.05%、Al：0.01~0.05%、Ca: 0.001~0.003%，Sn：0.05~0.12%、Mo：0.02~0.15%，其中Sn和Mo为主要耐腐蚀元素，可选其中的一种或两种同时添加，余量由Fe及不可避免的杂质构成。

以下详细阐述本发明的COT底板用耐腐蚀钢中各合金成分作用机理，其中百分符号%代表重量百分比：

C：0.04~0.12%