[发明专利]一种耐海洋环境腐蚀的钢板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶炼技术领域，具体涉及一种在海洋环境中使用的耐腐蚀的高强度低合金钢板及其制备方法。

背景技术

钢铁材料的腐蚀主要是电化学腐蚀。由于材料内部成分、组织等不均匀性，加上外界湿气与材料表面形成电解液薄膜，造成了材料内部及材料与外界溶液之间形成了电位差，引起材料发生电化学腐蚀，其中尤以点蚀造成的危害最为严重，其诱发的实质是钢中夹杂物。

海洋环境与内陆环境有明显的差别，经历不同的海洋大气腐蚀（比内陆大气对钢铁的腐蚀程度要高4～5倍）；飞溅区的腐蚀；潮差区的腐蚀；全浸区的腐蚀；海泥区的腐蚀；海生物的影响等，对钢材的耐腐蚀性能提出了更高的要求。

目前国内外主要采用Cr、Ni、Mo、Cu等合金化手段研制耐海水腐蚀用钢，其实质是通过表面钝化膜的形成和合金铁素体电极电位的提高来降低腐蚀速率。一般Cu低于0.4％，Cr可以提高钢的钝化性能，在海水环境体系可以促进钢表面生成稳定的钝化膜，但单纯添加Cr元素并不能极大提高钢的耐海水腐蚀性能，并且过量的Cr元素对钢的耐海水腐蚀性能反而具有逆效应，且添加了Cr增加钢的点蚀倾向。资料显示：Ni可减缓材料的腐蚀随时间的发展趋势，并且抑制腐蚀的逆效应及点蚀倾向。

日本JFE的耐海水腐蚀钢专用钢种JFE-MARIN400/490、国内10CrCuSiV 、10CrMoAl、10Cr2MoAlRE等属于高Si、高Al成分设计，必然带来连铸困难；常见的舰艇用钢可耐海水腐蚀，例如美国海军的HSLA、HY系列钢，国内的907、921、945潜艇用钢，不过,这类钢主要为低碳、高Ni成分体系，成本昂贵，作为量大面广的民用结构用钢来说很不经济。

由国家知识产权局公开的一项南京钢铁股份有限公司申请的申请号为200810122618.X，名为“一种耐海水腐蚀钢及其生产工艺”的专利，其特点在于成分设计中采用了低Mn-高Cr-高Al成分设计、解决了高Al钢连铸时水口粘死、高Cr钢易出裂纹的难点、屈服强度仅为300MPa级水平，其成分设计、保证耐腐蚀性能的机理与本发明有实质性的不同。

申请号为201210055581.X，名称为《一种金相组织均匀的耐海水腐蚀结构钢及其生产方法》的专利，该专利申请提供了一种仅通过改善钢显微组织均匀化程度一个方面就实现耐海水腐蚀钢的开发，而未考虑海洋环境用钢能耐腐蚀的关键是添加适当的合金元素以提高钢的热力学稳定性、形成稳定的钝化膜，减少电化学的不稳定性。其碳含量高达0.26-0.45%，锰含量高达1.51-2.5%，一方面过量的C、Mn会引起成分偏析、钢中碳化物增多（属于阴极），与铁素体组织（属于阳极）形成微电池而产生耐蚀；另一方面过多的C、Mn会增加后续切割和焊接的难度，焊接性能变差。

申请号为201010275268.8，名称《耐腐蚀超厚钢板的生产方法》的专利，该专利提供了一种最大厚度100mm、屈服强度355MPa级水平、采用连铸代替模铸+ACC控轧冷却+在线正火工艺生产超厚耐腐蚀钢，钢中成分复杂，V含量高达0.1%，耐腐蚀的P含量低，且工序复杂，且正火工艺存在将ACC控轧冷却工艺强化作用抵消的缺陷，在上述的工艺中存在浪费现象。

因此，需要针对上述的技术进行改进，设计一种适合于在海洋环境中使用的耐腐蚀的高强度低合金钢板，以及发明一种上述的钢板的制备方法。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种在海洋环境中使用的耐腐蚀的高强度低合金钢板；本发明是通过降低碳含量这一最关键、最经济的方法，通过Cu、Ni、P等元素的综合协调作用，通过钙处理技术改善夹杂物类型从而改善耐腐蚀性能，采用简化流程的控轧工艺，获得均匀的铁素体组织，通过低碳、合金、改善夹杂物类型、均匀组织四个方面达到提高钢的耐腐蚀性能的目的。生产的钢板屈服强度达到500MPa级以上、耐腐蚀因子可保证在6.0以上，满足海洋环境中使用的要求。

本发明还提供了上述的钢板其制备方法。

本发明的钢板其化学成分含量按重量的百分比为：碳 0.10-0.16%，硅 0.10-0.30%，锰 0.90-1.20%，磷 0.08-0.12%、硫 ≤0.010%，铌0.015-0.03%，钛 0.020-0.030%，铜 0.50-0.60%，镍 0.40-0.50%，余量为铁及不可避免的杂质。

如无特殊说明，以下的百分比均指重量百分比。

上述元素同时满足:

耐腐蚀因子I=26.01(%Cu)+3.88(%Ni)+1.20(%Cr)+1.49(%Si)+17.28(%P)