[发明专利]一种船用抗海水腐蚀疲劳高强钢及制造方法

说明书

一种船用抗海水腐蚀疲劳高强钢及制造方法，钢中化学成分C0.030％～0.080％、Si0.25％～0.55％、Mn0.95％～1.50％、Nb0.010％～0.040％、V0.025％～0.060％、Cu0.10％～0.40％、N0.0100％～0.0150％、Ni0.20％～0.50％、P0.010％～0.030％、S≤0.005％、Sb0.10％～0.50％、Sn0.30％～0.45％、Cr0.10％～0.40％、La 0.0020％～0.0050％、Als0.015％～0.035％，余量为Fe及杂质。本发明生产出成分设计合理、强度高、低温韧性好、腐蚀疲劳性能优异的船用高强钢板。

技术领域

本发明涉及金属材料制备领域，尤其涉及一种船用抗海水腐蚀疲劳高强钢及制造方法。

背景技术

腐蚀疲劳是引起工程结构失效的关键性因素之一，其中最大加载应力幅值往往小于材料屈服极限，并且破坏前无任何征兆。在腐蚀疲劳过程中，存在两种基本的疲劳损伤模式，一是由交变载荷引起的疲劳损伤；二是由腐蚀介质引起的腐蚀损伤，这两种损伤往往不是简单的叠加，而是两者之间存在明显的耦合效应，即相互促进相互竞争。船舶在海洋环境中尤其是在冰区环境服役时，长期遭受海洋地域低温、氯离子、干湿循环、风浪与海冰载荷等的交替影响，上述损伤失效更为显著。从而对船舶建造材料提出了更高的要求，而高强钢板作为船舶建造的主要材料，首先要具有高强度和低温高韧性，其次要具有良好的抗海水腐蚀疲劳性能。

长期以来，在工程用钢的设计、制造等方面关注更多的是高强度和高韧性，对腐蚀、疲劳和腐蚀疲劳关注较少。但是随着钢铁材料研究的发展其腐蚀、疲劳等性能受到越来越多的关注。名为“一种屈服345MPa级高疲劳结构钢及其制造方法”，申请号：201910712227.1的专利文件，公开了一种屈服强度345MPa级高疲劳结构钢，其化学成分为：C 0.13％～0.16％，Mn 1.30％～1.60％，Nb 0.020％～0.050％，Alt 0.020％～0.030％，Ti≤0.010％，Si≤0.12％，P≤0.010％，S≤0.005％，余量为铁和不可避免杂质，通过采用大压下+控冷工艺，得到的钢板具有良好的综合力学性能和较好的表面质量。但是钢板没有评价其腐蚀疲劳性能，且钢板仅评价了-20℃的冲击韧性，远不能满足使用要求。名为“耐疲劳特性优良的高强度热轧钢板及其制造方法”，申请号：201180044623.3的专利文件，公开了一种耐疲劳特性优良的高强度热轧钢板，其化学成分为：C 0.05～0.15％，Si 0.2～1.2％，Mn 1.0～2.0％，P 0.03％以下，S 0.0030以下，Al 0.005～0.10％，N 0.006％以下，其余元素还含有Ti 0.03～0.13％，Nb 0.02～0.10％，V 0.02～0.15中的一种或两种以上，通过采用控轧控冷工艺，得到的钢板其强度在780MPa以上，200万次循环下的疲劳强度在580MPa以上，钢板同样没有评价其腐蚀疲劳性能，且没有评价钢板的低温韧性。名为“一种高止裂和疲劳强度厚钢板及其制备方法”，申请号：201810007814.6的专利文件，公开了一种高止裂和疲劳强度厚钢板，其化学成分为：C 0.05～0.07％，Si 0.10～0.20％，Mn 1.40～1.60％，Nb 0.04～0.06％，Ti 0.01～0.02％，Cu 0.30～0.35％，Cr 0.27～0.31％，Ni0.4～0.5％，Al 0.01～0.04％，Mo 0.06～0.11％，P≤0.020％，S≤0.010％，余量为铁和杂质，该发明钢的屈服强度不低于500MPa，-60℃冲击吸收能量大于250J，200万次疲劳强度大于160J，其疲劳强度偏低，影响钢板的服役性能，且没有评价腐蚀疲劳性能。名为“TMCP型高强韧高疲劳性能耐候桥梁钢板及制备方法”，申请号：201810783890.6的专利文件，公开了一种高疲劳性的桥梁钢板，其化学成分为：C 0.05～0.08％，Si 0.12～0.18％，Mn 1.4～1.6％、Nb 0.045～0.058％、Ti 0.01～0.02％、Cu 0.30～0.35％、Cr 0.22～0.30％、Ni0.45～0.55％、Al 0.02～0.04％、Mo 0.05～0.12％、P≤0.009％、S≤0.005％，其余为Fe和其他不可避免的杂质；该钢的1000万次下疲劳强度不低于170MPa，其疲劳强度偏低，不利于钢板的服役性能。名为“一种工程用抗腐蚀疲劳钢及其制备方法”，申请号：202110068169.0的专利文件，公开了一种工程用抗腐蚀疲劳钢，该钢在E690钢主元素(C 0.04～0.07％，Si0.20～0.26％，Mn 1.45～1.60％，P≤0.01％，S≤0.015％，Cr 0.44～0.50％)的基础上，进行元素调控及特征元素添加，Cu 0.28～0.66％，Ni 0.76～1.55％，Sb 0.03～0.12％，其余为Fe和不可避免的杂质，其腐蚀疲劳强度提高可达52％，但是没有评价钢的低温韧性。