[发明专利]一种耐近海岸强盐雾海洋大气环境腐蚀的耐候钢及其制备方法

说明书

本发明属于耐候钢技术领域，具体地涉及一种耐近海岸强盐雾海洋大气环境腐蚀的耐候钢及其制备方法，主要用于铁道、桥梁、塔架等长期暴露在近海岸高Cl^‑沉降量部位的海洋大气中使用的钢结构。该耐候钢的合金成份及重量百分比含量为：C：0.03％～0.07％、Si：0.35％～0.55％、Mn：0.2％～0.4％、S≤0.008％、P≤0.01％、Cu：0.35％～0.45％、Ni：4.5％～6.0％、Cr：0.3％～0.4％、Mo：0.1％～0.2％、RE:0.03％～0.05％，其余为Fe。本发明通过提高Ni元素含量来强化耐候钢锈层的离子选择性，通过适当添加Cr、Mo和La、Ce等稀土元素来提高锈层的致密性，从而提高其在近海岸强盐雾海洋大气环境中的耐候性能。

技术领域

本发明属于耐候钢技术领域，具体地涉及一种耐近海岸强盐雾海洋大气环境腐蚀的耐候钢及其制备方法。主要用于南海近海岸等强盐雾海洋大气环境中的铁道、桥梁、塔架等长期暴露在大气中使用的钢结构。

背景技术

开发海洋资源和建设海洋设施是我国“海洋强国”的基本国策。作为中国海区中面积最大、资源最丰富、战略地位最重要的海域，南海的建设开发十分紧迫。然而，南海环境具有高湿、高热、高盐及强紫外线多因素耦合的特点，腐蚀性十分严酷，材料腐蚀问题十分突出，尤其是海岸线附近的强盐雾位置，腐蚀性更为苛刻。因此，低合金结构钢的耐蚀性将成为该地区钢结构设计的重要指标，发展耐海洋大气腐蚀的耐候钢是解决该问题的重要手段。

目前，耐候钢的发展已经有近90年的历史，1933年美国的U.S.Steel公司首先开发了Cor-Ten系列钢，在具备高强度的同时，该钢种显示出优良的耐大气腐蚀性能。此后，在Cor-Ten系列耐候钢的基础上，各国钢铁公司纷纷开发出品种繁多的系列耐候钢。我国主要的耐候钢品种包括攀钢集团开发的09CuPRE、济南钢铁公司开发的09MnNb、武钢集团开的09CuPTi、鞍钢集团开发的08CuPVRE及宝钢的B480GNQP等等。常规的耐候钢设计通常是以大陆性气候环境为基础服役条件，因此常规的耐候钢无法满足南海热带、亚热带环境下的高湿热高盐雾海洋大气腐蚀环境。

日本为岛国，四面环海，气候湿润，属于海洋大气腐蚀环境，腐蚀条件苛刻，传统的耐候钢无法抵御高浓度海盐粒子的腐蚀环境。针对这样的问题，新日铁公司率先研发出含3wt％Ni+0.4wt％Cu的耐候钢，与传统耐候钢相比，其耐海洋腐蚀性能显著。目前，该钢种也是世界范围内耐海洋大气环境腐蚀性能最为优异的耐候钢。此后，我国研究者也陆续开发出适用于本国海洋大气环境的耐候钢，如：钢铁研究总院公开的CN106756602A“一种耐高湿热海洋大气高强度耐候钢”、CN106756476A“高强度耐高湿热海洋大气环境用耐候钢及制备方法”和CN107488818A“一种使用于海洋环境下的耐候钢”。这三项专利都模仿了3wt％Ni+0.4wt％Cu耐候钢3wt％的Ni含量，提高了新钢种耐海洋大气腐蚀的能力。北京科技大学于2020年公开的CN 111172458 A“一种耐高温高湿高盐雾海洋大气环境的耐候钢及制备方法”，将Ni含量降低为0.9～1.1wt％。该钢种在成本上较3wt％Ni+0.4wt％Cu耐候钢有一定的降低，但是其耐海洋大气腐蚀性能也同样有所下降。

虽然，3wt％Ni+0.4wt％Cu耐候钢在一定程度上具有良好的耐海洋腐蚀性能；然而，在近海岸等Cl^-沉降量≈2mdd的强盐雾海洋大气腐蚀环境中，其耐蚀性也差强人意。因此，基于离子选择性及锈层致密性的设计理念，开发出适用于近海岸强盐雾海洋大气腐蚀环境(Cl^-沉降量≈2mdd)的耐候钢势在必行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐近海岸强盐雾海洋大气环境腐蚀的耐候钢及其制备方法，通过较大幅度地提高能够产生显著离子选择性效应的Ni元素含量，并辅助添加Cr、Mo和La、Ce等稀土元素以提高锈层致密性，最终提供一种适用于在近海岸高强盐雾海洋大气环境中使用的耐候钢。

本发明的技术方案是：