用于海洋应用的耐蚀钢制造技术

一种钢，即用于海洋应用，包含按重量百分比计：碳：０．０５至０．２０；硅：０．１５至０．５５；锰：０．６０至１．６０；铬：０．７５至１．５０；铝：０．４０至０．８０；铌和／或钒：０．０１＜［Ｎｂ］＋［Ｖ］＜０．６０；硫：达到０．０４５；和磷：达到０．０４５。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及耐蚀钢(不锈钢)以及这种钢的产品。本专利技术尤其涉及，但不是 专门涉及，用于海洋应用的产品的耐蚀钢。这些产品尤其包括板桩(Sheet piling)、支承 桩、组合壁等，这些产品在使用中都浸入在海水中。
技术介绍
自从20世纪初以来，钢板桩就已经用于码头和海港、闸门和防波提的建造，提岸 以及陆地上和水中巷道的防护，以及通常的桥台挖土工程、护提壁、基础结构等。除了平的板桩壁之外，板桩能够容易地用作主桩之间的填充板以建成组合壁(或 “结合壁(combi-walls)”)，用于建造具有高度耐弯折性的深码头壁。主桩典型地是宽工字 钢(宽翼缘梁，wideflange beam)或冷成形的焊接管(welded tube)。填充板通过互锁杆 (连接件)连接至主桩。板桩壁和更普通的钢组合壁(combi-wall)的设计由其上作用的载荷决定，这些 载荷包括来自土壤、水和表面过载所施加的力。因此，像板桩和管的结构元件的机械性能是主要参数。在组合壁设计中被考虑的另一个重要方面是耐用性。板桩结构的寿命显然会强烈 受到环境因素的影响。在海洋环境下工作的技术人员知道腐蚀是结构的长期寿命中要考虑 的一个最重要的因素。实际上，在海洋环境中发现的氯化物激发了腐蚀过程，并且是对钢产生更强烈的 侵蚀的主要原因。风和波组合来为电化学反应提供氧和水分，而磨蚀可以除去任何保护性 锈膜。然而，可以注意到，并非所有的盐水环境都对钢产生危害性的侵蚀，并且并非沿着桩 结构的高度的所有区域都以相同的速率受到侵蚀。实际上，板桩壁的海水侧部分暴露于6个“带(或区域(zone)) ”_大气、泼溅(大 气带正好在高潮汐上方)、潮水、低潮水、浸入和土壤。在每一个这些带内的腐蚀速率是相当 不同的。一般而言，经验已经表明，在沿海海洋环境中的钢板桩在泼溅(刚好高于平均高潮 水)和低潮(刚好低于平均低潮水)的带中具有最高的腐蚀速率，在大气和土壤带中的腐 蚀速率对于这种桩结构认为可以被忽略。在海洋环境中的腐蚀的影响能够通过牺牲钢保存和/或防护性方法(涂漆、阴极 保护)解决。然而，防护性涂漆或混凝土层仅能够施加在钢结构的未浸入区域上。向碳钢中添加某些合金元素也在一些环境中提供了改善的性能。早在1913年，由 钢铁工业的试验工作表明，少量的铜会增强碳钢的耐大气腐蚀性。在20世纪60年代，开发了所谓的“Mariner (水手)”级(钢)，并且是今天对用 于海洋环境板桩的碳钢的众所周知的替代物。ASTM标准A690给出了这种高强度、低合 金(HSLA)钢的化学组成，其含有比典型的碳结构钢更高水平的铜(0. 08-0. Ilwt. % )、镍 (0. 4-0. 5wt. % )和磷(0. 08-0. Ilwt. % )。试验表明，与典型的碳结构钢相比，基本上改善 了在暴露的海洋结构的泼溅带中对海水腐蚀的耐腐蚀性。3还涉及在海洋环境中的钢腐蚀，Corus UK,Ltd.在2002年12月9日提交了专利申 请，公开为GB 2392919，涉及用于生产海洋应用的板桩的CrAlMo耐蚀钢。公开了以下钢组 成(重量百分比)碳0. 05-0. 25 ；硅达到0. 60 ；锰0. 80-1. 70 ；铬0. 75-1. 50 ；钼0. 20-0. 50 ； 铝0. 40-0. 80 ；钛达到0. 05 ；磷达到0. 045 ；硫达到0. 045 ；余量的铁和附带和/或残余的杂 质。Corus的目的是提供一种能焊接的耐蚀钢，尤其是耐海水的耐蚀钢，并具有下列机械性 能-最小屈服应力为约355MPa；-最小拉伸强度为约480MPa；-在0°C的测试温度下最小的沙尔皮吸收冲击能为27J。很不幸，设计用于板桩产品的这种CrAlMo钢由于连续铸造工艺过程中所面对的 初始困难以及一些不足的机械性能而从未以工业规模进行制造。而且，对本专利技术申请人来 说已知的关于上述钢的测试结果并不能获得所谓的机械性能。具体而言，上述CrAlMo钢显 示出韧度和延性较低。可以注意到，在过去已经实施了各种研究和测试以确定合金元素对于低合金钢的 防腐蚀性能的影响。虽然一般而言这种研究的作者会观察到某些合金元素的影响中的一些 倾向，但是关于给定的腐蚀区域和在给定的时间周期内，结论一直是中等的。除此之外，还 有许多相互矛盾的结果。作为一般规则，必须紧记的是，钢在海洋环境中的防腐蚀性能和合金元素之间的 关系随着海洋环境的变化是相当不同的。正如本领域内所知的，相同的合金元素能够对泼 溅和浸入带的钢的防腐蚀的影响显然不同。实际上，给定的合金元素能够改善钢在一个区 域中的耐腐蚀性，但不能改善在另一个区域中的耐腐蚀性，或者甚至在其它区域中加速腐 蚀速率。而且，已经观察到，虽然铬的增加例如可以初始改善耐腐蚀性，但在一定时间周期 之后，情况可能逆转。而且，一些协同效应可以存在于合金元素之间，这样的协同效应当然 取决于浓度，但是一般不会随着浓度线性地变化。金属结构可能经受的另一种类型的腐蚀是所谓的“电化腐蚀”。电化腐蚀被限定为 由于与电解质中的更钝态的金属电接触而引起的金属的加速腐蚀。海水的更高的电导率促 进了能够在金属结构中发现的两种不同类型的金属之间的这种类型的腐蚀。因此，当设计 组合壁时，应当注意不能将碳钢结构元件与由微合金钢制成的其它结构元件连接。更近以来，对通常命名为微生物影响腐蚀(MIC)的另外的腐蚀源已经引起注意。 实际上，后来已经证实，这种类型的局部化腐蚀发生在海洋环境中钢结构上的低潮水带。这 种现象被称为加速的低潮腐蚀(ALWC)并且是形成极高的腐蚀速率的原因。根据上述，在建造海洋环境中的组合壁时似乎不得不考虑许多因素。用于不同结 构元件的所选择的钢必须满足所需的机械性能，但同时期望钢具有对海水改善的耐腐蚀 性。尽管加入某些合金元素能够有助于改善耐腐蚀性，但是不应当损害机械性能。因 此必须小心进行碳钢的合金化以获得期望的强度和韧度，增强在一个或多个区域中的耐腐 蚀性，同时不会加速其它区域中的腐蚀，并牢记可焊接性和成本问题。实际上，尽管自从20世纪50年代以来在海洋环境中钢的急剧腐蚀已经是一个令 人关注的问题，但是必须注意，现在制造的用于海洋环境中的大多数板桩和管仍由普通碳钢制成。专利技术目的本专利技术的一个目的是提供一种耐蚀钢，这种耐蚀钢尤其提供了对海水改善的耐腐 蚀性，并获得了用于建造海洋环境中组合壁和其它结构所关注钢产品的足够的机械性能。
技术实现思路
本专利技术实际上来源于这样的思想，即，提高寿命和简化海洋环境中板桩结构以及 更一般的钢组合壁的维护，期望配置适合用于制造不同结构元件的单种钢(化学)组成。在 这一点上，回想起组合壁传统上由遵照不同标准的管道和板桩制造，这暗示改变了关于结 构元件化学组成的要求。采用相同的钢用于制造像管或宽工字钢(或宽翼缘梁)、板桩和组合壁的连接件 的结构元件，减轻了在连接的结构件之间的电化腐蚀问题。而且，在整个结构中对于相同区 域来说腐蚀会均勻地发生。仍然关于维护，本专利技术人旨在开发一种在浸入区域中具有至少改善的耐腐蚀性的 钢组成(钢成分，steel composition)。为了促进组合壁或板桩壁的维护这已被决定。实 际上，钢结构的浸没区域的维护与大气或泼溅带相比显然是较不方便的，浸没区域一直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢，即，用于海洋应用，包含按重量百分比计：碳：０．０５至０．２０；硅：０．１５至０．５５；锰：０．６０至１．６０；铬：０．７５至１．５０；铝：０．４０至０．８０；铌和／或钒：０．０１≤［Ｎｂ］＋［Ｖ］≤０．６０；硫：达到０．０４５；以及磷：达到０．０４５。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：安妮法戈，
申请(专利权)人：安赛乐米塔尔商业RPS有限公司，
类型：发明
国别省市：LU