[发明专利]免涂装钢结构用耐工业大气腐蚀高强螺栓钢及制造方法

说明书

一种免涂装钢结构用耐工业大气腐蚀高强螺栓钢及制造方法，属于耐大气腐蚀钢技术领域。其组分的重量百分数为：C 0.16‑0.45％，Si 0.01‑2.0％，Mn 0.3‑2.2％，P 0.025‑0.12％，S 0.002‑0.025％，B 0.0005‑0.0100％，Ti 0.04‑0.50％，V 0.01‑0.20％，Al 0.02‑0.10％，Cu 0.2‑0.5％，Ni 0.2‑1.0％，其余为Fe和微量杂质。所述高强耐候螺栓钢根据化学成分预测公式计算的耐腐蚀指数I≥6.3，生产螺栓规格M16‑30mm，螺栓加工厂打制成螺栓后，调质热处理工艺制度为840‑920℃油淬火+380‑625℃回火，获得最佳的强韧性匹配。优点在于，该10.9级高强螺栓用于免涂装钢结构板材、型材配套连接，具有优异的耐工业大气腐蚀性能。

技术领域

本发明属于耐大气腐蚀钢技术领域，特别是提供了一种免涂装钢结构用耐工业大气腐蚀高强螺栓钢及制造方法，适用于10.9级免涂装耐工业大气环境高强螺栓用钢及规格M16-30mm高强螺栓的加工制造。

背景技术

钢结构由于具有强度高、自重轻、基础造价低、施工周期短、能解决大空间的复杂问题以及抗震性较好等一系列优点，在政府的鼓励政策下，建筑钢结构迅速发展。目前，国内钢结构住宅、商业大厦、立体车库(轿车、公交车)、国家大剧院、国家体育馆、电视塔、工厂厂房以及风景园林的建设和发展将钢结构迈上了更高的台阶。但是钢结构钢的腐蚀问题也变得愈加突出。据工业发达国家统计因腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的4.7％，但其中1/4可通过采取适当的防腐措施来避免，因此钢结构的防腐尤为重要。关于钢结构住宅、商业大厦、立体车库、大剧院、体育馆、工厂厂房以及风景园林等使用的板材和型钢采用的连接方式之一是螺栓联接，起联接作用的高强螺栓同样面临着腐蚀性能方面的问题。

钢结构在各种大气环境下使用，产生腐蚀是一种自然现象。为防止或减少结构物的腐蚀，延长其使用寿命一般采取涂层或镀层法。目前，钢结构建筑、桥梁、电力和通讯铁塔等方面连接使用的高强螺栓，全部采用涂层法，如电镀或热镀锌等。但是表面喷涂等方法需要每3～5年防腐蚀涂装维护和每10～15年一次重新防腐涂装，并且涂装过程造成健康危害和环境污染、涂镀成本较高等问题。针对10.9级、12.9级别及以上更高强度级别高强螺栓，还有个致命的问题就是酸洗和电镀或热镀过程中引进H源，导致严重的氢脆。而开发免涂装钢材在制造和安装环节，可减少工厂涂装工序和现场涂装工序，显著提高建造效率以及减少初期费用、降低全寿命周期成本，最显著的优势是大幅度降低由内部氢脆发生的几率等显著优势。因此，开发免涂装高强螺栓使用的耐候钢迫在眉睫。

耐候钢的研制起源于欧美国家，美国的U.S.Steel公司首先研制成功了耐腐蚀、高抗拉强度的含Cu低合金钢Corten钢，并在60年代不涂漆直接应用于建筑和桥梁。针对钢结构耐候螺栓，美国钢结构协会制定了螺栓联接规范《使用ASTM A325或者A490螺栓结构联接规范》，用于钢结构的各种建筑或桥梁。采用耐候钢免涂装建造在安全方面具有较强的保证能力。我国耐候钢的研制始于上世纪60年代，80年代耐候钢迅速发展，研制出了Cu-P-RE系和Cu-P-Ni-Cr系两大系列耐候钢，主要应用于桥梁、铁路主型货车敞篷车、集装箱体以及建筑结构。但关于高强耐候螺栓用钢方面还没有任何标准或规范，但联接用的高强螺栓方面还是采用镀锌螺栓以及钢桥的涂装。2016年，国内免涂装典范雅鲁藏布江大桥和张家口官厅水库大桥正在建设，成为国内第一座免涂装铁路大桥和公路大桥。以及湖南、四川等地方农村城镇化建设新农村住宅采用耐候免涂装钢材成为社会发展的需要。因此，开发建筑结构、桥梁结构等配套的免涂装的耐候高强螺栓钢迫在眉睫，且具有较为广阔的市场前景。

本发明开发免涂装耐工业大气要求的10.9级高强螺栓用钢属于新产品开发。在未来市场中的竞争能力具有长远的、重要的意义。

发明内容