[发明专利]热带海洋大气环境港口设施用耐蚀低合金钢筋及制备方法

说明书

一种热带海洋大气环境港口设施用耐蚀低合金钢筋及其制备方法，属于耐蚀材料合金成分设计领域。耐蚀低合金钢筋成分重量百分比为：C 0.15％～0.20％，Si 0.40％～0.60％，Mn 0.80％～1.20％，P≤0.020％，S≤0.020％，Cu 0.20％～0.40％，Ni 0.10％～0.30％，Mo 0.10％～0.20％，Cr 1.00％～1.65％，Ti≤0.020％，V 0.020～0.055％，N≤0.0090％，余量为Fe。本发明根据热带海洋大气环境严苛服役环境，充分考虑了钢筋中Cu、Ni、Mo、Cr四种合金元素对耐蚀性能的协同作用，并且考虑到港口设施用钢筋的强度和焊接性。本发明针对热带海洋大气环境和港口设施用钢筋的性能需求，有良好的耐蚀性能及较低经济成本，更适用于海洋大气环境混凝土结构用钢筋。

技术领域

本发明属于耐蚀材料合金成分设计领域，具体涉及热带海洋大气环境港口设施用耐 蚀低合金钢筋。

技术背景

港口设施建造是沿海基础工程建设核心，其中，钢筋的耐蚀性需满足港口设施使用 的可靠性和安全性，同时还需要考虑耐蚀低合金钢筋的经济制造成本。热带环境沿海地区为高湿热、高氯离子浓度环境，港口设施在该大气环境下长期暴晒。此外，还需考虑 钢筋在雨季时面临的干湿交替环境。热带海洋大气环境严重影响了钢筋混凝土结构服役 的安全性和可靠性。

目前，解决混凝土钢筋锈蚀的方法非常多，主要包括改善耐蚀钢筋的合金成分和涂 覆防腐涂层，其中，涂覆防腐涂层的成本非常高昂，使其应用受到一定限制。在实际应用中，同时采用耐蚀钢筋和防腐涂层可以有效提高混凝土环境钢筋的寿命，钢筋的耐蚀 性和涂层的保护性能往往可以互相促进。改善耐蚀钢筋的合金成分可以改善钢的组织与 结构，显著提高钢筋的耐蚀性能，而且有利于控制钢筋的制造成本，而且也有助于延长 钢筋表面防护涂层的寿命。例如：向钢筋中加入Cr、Ni、Cu、Mo等元素。然而，耐蚀 钢筋中的Cr元素含量超过12％，该耐蚀钢筋的生产成本将远高于低合金钢，难以推广 应用。专利号为201510549858的“一种耐氯离子腐蚀的不锈钢钢筋的制备方法”公开了 一种不锈钢钢筋，其耐蚀性与316L不锈钢相似，具有很强的抗氯离子锈蚀能力。该钢 筋中的Cr含量为2.0～8.0％、Mo含量为1.50～2.50％，两种合金元素成本较高，且该 钢筋难于焊接。专利号为106011658A的“一种耐海洋气候耐蚀钢及其生产方法”公开了 一种耐海洋气候耐蚀钢，其耐蚀合金元素总含量高达8％左右。该耐蚀钢的制造成本接 近普通碳钢的3倍，制造成本相当于低品质不锈钢，存在合金元素设计过量的问题。

基于以上原因，有必要根据热带海洋大气环境开发出一种可广泛应用的耐蚀低合金 钢筋，以满足热带海洋环境国家港口基础设施建设的需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了热带海洋大气环境港口设施用耐蚀低合金钢筋，通 过该设计成分生产的低合金钢筋在东南亚严苛的海洋大气环境具有优异的耐蚀性能及经济的制造成本，同时该钢筋满足港口设施用钢筋的各项力学性能指标。

本发明提供的热带海洋大气环境港口设施用耐蚀低合金钢筋成分重量百分比为：C 0.15％～0.20％，Si 0.40％～0.60％，Mn 0.80％～1.20％，P≤0.020％，S≤0.020％，Cu0.20％～0.40％，Ni 0.10％～0.30％，Mo 0.10％～0.20％，Cr 1.00％～1.65％，Ti≤0.020％，V 0.020～0.055％，N≤0.0090％，余量为Fe。

进一步地，所述耐蚀低合金钢筋中的合金元素中Cu、Ni、Mo和Cr有耐蚀性的协 同作用，并且考虑到港口设施用钢筋的强度和焊接性。

进一步地，根据在钢筋混凝土碱性环境下Cr元素是钢筋基体表面形成的钝化膜主要成分。在热带高湿热高氯离子环境中，铬的钝化膜有较强的Cl^-侵入作用，提高了钢 筋耐蚀性,同时考虑Cr元素对港口设施用钢筋焊接性的作用。

进一步地，据所述耐蚀低合金钢设计成分，根据国际焊接学会推荐碳当量公式：