專(zhuān)利名稱：用于海洋應(yīng)用的耐蝕鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及耐蝕鋼(不銹鋼)以及這種鋼的產(chǎn)品。本發(fā)明尤其涉及，但不是 專(zhuān)門(mén)涉及，用于海洋應(yīng)用的產(chǎn)品的耐蝕鋼。這些產(chǎn)品尤其包括板樁(Sheet piling)、支承 樁、組合壁等，這些產(chǎn)品在使用中都浸入在海水中。
背景技術(shù)：
自從20世紀(jì)初以來(lái)，鋼板樁就已經(jīng)用于碼頭和海港、閘門(mén)和防波提的建造，提岸 以及陸地上和水中巷道的防護(hù)，以及通常的橋臺(tái)挖土工程、護(hù)提壁、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等。除了平的板樁壁之外，板樁能夠容易地用作主樁之間的填充板以建成組合壁(或 “結(jié)合壁(combi-walls)”)，用于建造具有高度耐彎折性的深碼頭壁。主樁典型地是寬工字 鋼(寬翼緣梁，wideflange beam)或冷成形的焊接管(welded tube)。填充板通過(guò)互鎖桿 (連接件)連接至主樁。板樁壁和更普通的鋼組合壁(combi-wall)的設(shè)計(jì)由其上作用的載荷決定，這些 載荷包括來(lái)自土壤、水和表面過(guò)載所施加的力。因此，像板樁和管的結(jié)構(gòu)元件的機(jī)械性能是
主要參數(shù)。在組合壁設(shè)計(jì)中被考慮的另一個(gè)重要方面是耐用性。板樁結(jié)構(gòu)的壽命顯然會(huì)強(qiáng)烈 受到環(huán)境因素的影響。在海洋環(huán)境下工作的技術(shù)人員知道腐蝕是結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期壽命中要考慮 的一個(gè)最重要的因素。實(shí)際上，在海洋環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的氯化物激發(fā)了腐蝕過(guò)程，并且是對(duì)鋼產(chǎn)生更強(qiáng)烈的 侵蝕的主要原因。風(fēng)和波組合來(lái)為電化學(xué)反應(yīng)提供氧和水分，而磨蝕可以除去任何保護(hù)性 銹膜。然而，可以注意到，并非所有的鹽水環(huán)境都對(duì)鋼產(chǎn)生危害性的侵蝕，并且并非沿著樁 結(jié)構(gòu)的高度的所有區(qū)域都以相同的速率受到侵蝕。實(shí)際上，板樁壁的海水側(cè)部分暴露于6個(gè)“帶(或區(qū)域(zone)) ”_大氣、潑濺(大 氣帶正好在高潮汐上方)、潮水、低潮水、浸入和土壤。在每一個(gè)這些帶內(nèi)的腐蝕速率是相當(dāng) 不同的。一般而言，經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)表明，在沿海海洋環(huán)境中的鋼板樁在潑濺(剛好高于平均高潮 水)和低潮(剛好低于平均低潮水)的帶中具有最高的腐蝕速率，在大氣和土壤帶中的腐 蝕速率對(duì)于這種樁結(jié)構(gòu)認(rèn)為可以被忽略。在海洋環(huán)境中的腐蝕的影響能夠通過(guò)犧牲鋼保存和/或防護(hù)性方法(涂漆、陰極 保護(hù))解決。然而，防護(hù)性涂漆或混凝土層僅能夠施加在鋼結(jié)構(gòu)的未浸入?yún)^(qū)域上。向碳鋼中添加某些合金元素也在一些環(huán)境中提供了改善的性能。早在1913年，由 鋼鐵工業(yè)的試驗(yàn)工作表明，少量的銅會(huì)增強(qiáng)碳鋼的耐大氣腐蝕性。在20世紀(jì)60年代，開(kāi)發(fā)了所謂的“Mariner (水手)”級(jí)(鋼)，并且是今天對(duì)用 于海洋環(huán)境板樁的碳鋼的眾所周知的替代物。ASTM標(biāo)準(zhǔn)A690給出了這種高強(qiáng)度、低合 金(HSLA)鋼的化學(xué)組成，其含有比典型的碳結(jié)構(gòu)鋼更高水平的銅(0. 08-0. Ilwt. % )、鎳 (0. 4-0. 5wt. % )和磷(0. 08-0. Ilwt. % )。試驗(yàn)表明，與典型的碳結(jié)構(gòu)鋼相比，基本上改善 了在暴露的海洋結(jié)構(gòu)的潑濺帶中對(duì)海水腐蝕的耐腐蝕性。
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還涉及在海洋環(huán)境中的鋼腐蝕，Corus UK,Ltd.在2002年12月9日提交了專(zhuān)利申 請(qǐng)，公開(kāi)為GB 2392919，涉及用于生產(chǎn)海洋應(yīng)用的板樁的CrAlMo耐蝕鋼。公開(kāi)了以下鋼組 成(重量百分比)碳0. 05-0. 25 ；硅達(dá)到0. 60 ；錳0. 80-1. 70 ；鉻0. 75-1. 50 ；鉬0. 20-0. 50 ； 鋁0. 40-0. 80 ；鈦達(dá)到0. 05 ；磷達(dá)到0. 045 ；硫達(dá)到0. 045 ；余量的鐵和附帶和/或殘余的雜 質(zhì)。Corus的目的是提供一種能焊接的耐蝕鋼，尤其是耐海水的耐蝕鋼，并具有下列機(jī)械性 能-最小屈服應(yīng)力為約355MPa；-最小拉伸強(qiáng)度為約480MPa；-在0°C的測(cè)試溫度下最小的沙爾皮吸收沖擊能為27J。很不幸，設(shè)計(jì)用于板樁產(chǎn)品的這種CrAlMo鋼由于連續(xù)鑄造工藝過(guò)程中所面對(duì)的 初始困難以及一些不足的機(jī)械性能而從未以工業(yè)規(guī)模進(jìn)行制造。而且，對(duì)本發(fā)明申請(qǐng)人來(lái) 說(shuō)已知的關(guān)于上述鋼的測(cè)試結(jié)果并不能獲得所謂的機(jī)械性能。具體而言，上述CrAlMo鋼顯 示出韌度和延性較低。可以注意到，在過(guò)去已經(jīng)實(shí)施了各種研究和測(cè)試以確定合金元素對(duì)于低合金鋼的 防腐蝕性能的影響。雖然一般而言這種研究的作者會(huì)觀察到某些合金元素的影響中的一些 傾向，但是關(guān)于給定的腐蝕區(qū)域和在給定的時(shí)間周期內(nèi)，結(jié)論一直是中等的。除此之外，還 有許多相互矛盾的結(jié)果。作為一般規(guī)則，必須緊記的是，鋼在海洋環(huán)境中的防腐蝕性能和合金元素之間的 關(guān)系隨著海洋環(huán)境的變化是相當(dāng)不同的。正如本領(lǐng)域內(nèi)所知的，相同的合金元素能夠?qū)?濺和浸入帶的鋼的防腐蝕的影響顯然不同。實(shí)際上，給定的合金元素能夠改善鋼在一個(gè)區(qū) 域中的耐腐蝕性，但不能改善在另一個(gè)區(qū)域中的耐腐蝕性，或者甚至在其它區(qū)域中加速腐 蝕速率。而且，已經(jīng)觀察到，雖然鉻的增加例如可以初始改善耐腐蝕性，但在一定時(shí)間周期 之后，情況可能逆轉(zhuǎn)。而且，一些協(xié)同效應(yīng)可以存在于合金元素之間，這樣的協(xié)同效應(yīng)當(dāng)然 取決于濃度，但是一般不會(huì)隨著濃度線性地變化。金屬結(jié)構(gòu)可能經(jīng)受的另一種類(lèi)型的腐蝕是所謂的“電化腐蝕”。電化腐蝕被限定為 由于與電解質(zhì)中的更鈍態(tài)的金屬電接觸而引起的金屬的加速腐蝕。海水的更高的電導(dǎo)率促 進(jìn)了能夠在金屬結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)的兩種不同類(lèi)型的金屬之間的這種類(lèi)型的腐蝕。因此，當(dāng)設(shè)計(jì) 組合壁時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意不能將碳鋼結(jié)構(gòu)元件與由微合金鋼制成的其它結(jié)構(gòu)元件連接。更近以來(lái)，對(duì)通常命名為微生物影響腐蝕(MIC)的另外的腐蝕源已經(jīng)引起注意。 實(shí)際上，后來(lái)已經(jīng)證實(shí)，這種類(lèi)型的局部化腐蝕發(fā)生在海洋環(huán)境中鋼結(jié)構(gòu)上的低潮水帶。這 種現(xiàn)象被稱為加速的低潮腐蝕(ALWC)并且是形成極高的腐蝕速率的原因。根據(jù)上述，在建造海洋環(huán)境中的組合壁時(shí)似乎不得不考慮許多因素。用于不同結(jié) 構(gòu)元件的所選擇的鋼必須滿足所需的機(jī)械性能，但同時(shí)期望鋼具有對(duì)海水改善的耐腐蝕 性。盡管加入某些合金元素能夠有助于改善耐腐蝕性，但是不應(yīng)當(dāng)損害機(jī)械性能。因 此必須小心進(jìn)行碳鋼的合金化以獲得期望的強(qiáng)度和韌度，增強(qiáng)在一個(gè)或多個(gè)區(qū)域中的耐腐 蝕性，同時(shí)不會(huì)加速其它區(qū)域中的腐蝕，并牢記可焊接性和成本問(wèn)題。實(shí)際上，盡管自從20世紀(jì)50年代以來(lái)在海洋環(huán)境中鋼的急劇腐蝕已經(jīng)是一個(gè)令 人關(guān)注的問(wèn)題，但是必須注意，現(xiàn)在制造的用于海洋環(huán)境中的大多數(shù)板樁和管仍由普通碳鋼制成。發(fā)明目的本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種耐蝕鋼，這種耐蝕鋼尤其提供了對(duì)海水改善的耐腐 蝕性，并獲得了用于建造海洋環(huán)境中組合壁和其它結(jié)構(gòu)所關(guān)注鋼產(chǎn)品的足夠的機(jī)械性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)際上來(lái)源于這樣的思想，即，提高壽命和簡(jiǎn)化海洋環(huán)境中板樁結(jié)構(gòu)以及 更一般的鋼組合壁的維護(hù)，期望配置適合用于制造不同結(jié)構(gòu)元件的單種鋼(化學(xué))組成。在 這一點(diǎn)上，回想起組合壁傳統(tǒng)上由遵照不同標(biāo)準(zhǔn)的管道和板樁制造，這暗示改變了關(guān)于結(jié) 構(gòu)元件化學(xué)組成的要求。采用相同的鋼用于制造像管或?qū)捁ぷ咒?或?qū)捯砭壛?、板樁和組合壁的連接件 的結(jié)構(gòu)元件，減輕了在連接的結(jié)構(gòu)件之間的電化腐蝕問(wèn)題。而且，在整個(gè)結(jié)構(gòu)中對(duì)于相同區(qū) 域來(lái)說(shuō)腐蝕會(huì)均勻地發(fā)生。仍然關(guān)于維護(hù)，本發(fā)明人旨在開(kāi)發(fā)一種在浸入?yún)^(qū)域中具有至少改善的耐腐蝕性的 鋼組成(鋼成分，steel composition)。為了促進(jìn)組合壁或板樁壁的維護(hù)這已被決定。實(shí) 際上，鋼結(jié)構(gòu)的浸沒(méi)區(qū)域的維護(hù)與大氣或潑濺帶相比顯然是較不方便的，浸沒(méi)區(qū)域一直處 于水下。開(kāi)發(fā)這種鋼的困難因此是必須考慮的參數(shù)的總和，加上板樁和管來(lái)自不同的制造 路線的事實(shí)，每一個(gè)都具有它們自己的制造方法、設(shè)備以及尤其是關(guān)于鋼組成知道他們能 夠如何處理。在開(kāi)發(fā)本發(fā)明時(shí)，本發(fā)明人已經(jīng)考慮了許多參數(shù)機(jī)械性能(強(qiáng)度和韌度，微 結(jié)構(gòu))；耐腐蝕性，尤其在浸入?yún)^(qū)域?qū)Ｋ哪透g性；可焊接性；工業(yè)可行性，這考慮到鋼 組成必須適合用于長(zhǎng)和平的產(chǎn)品的生產(chǎn)路線；以及最后但不是最少地考慮成本。根據(jù)本發(fā)明，提出了一種鋼，該鋼含有鐵和按重量百分比計(jì)碳0·05 至 0. 20 ；硅0·15 至 0.55;錳0·60 至 1. 60 ；鉻0.75 至 1. 50 ；鋁0.40 至 0. 80 ；鈮和/ 或釩0. 01 ^ [Nb]+ [V] ^ 0. 60 ；硫達(dá)到0.045;以及磷達(dá)到0.045。優(yōu)選地，其余的是鐵和附帶和/或殘余的雜質(zhì)。然而，這種鋼可以進(jìn)一步包含其它元素。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的微合金化鋼相對(duì)于傳統(tǒng)的碳鋼具有改善的耐腐蝕性，尤其是 對(duì)海水的耐腐蝕性，即在浸入?yún)^(qū)域中的腐蝕速率降低。浸入?yún)^(qū)中耐腐蝕性增強(qiáng)是特別有利 的，因?yàn)榻](méi)區(qū)域不能通過(guò)涂漆或混凝土加蓋(concrete capping)來(lái)保護(hù)。雖然并不愿意受限于理論，但可以注意到，改善的耐腐蝕性由在浸沒(méi)和低潮水帶 中形成的粘附和致密層所產(chǎn)生。這個(gè)層富含微合金元素并用作對(duì)氧的阻擋層，要求發(fā)生均 勻的腐蝕。
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也應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的鋼組成具有對(duì)MIC，尤其是ALWC改善的耐腐蝕性。因?yàn)槭褂米矒翦N或液壓振樁錘(振動(dòng)打樁機(jī)，vibrodriver)將組合壁推入土壤 中，所以各種組件應(yīng)該能抵抗在安裝期間產(chǎn)生的應(yīng)力。關(guān)于這一點(diǎn)，可以理解，本發(fā)明鋼的 進(jìn)一步有利的方面是在高應(yīng)力水平下的韌度和延性(通過(guò)在斷口 A處拉伸而轉(zhuǎn)換)。這種改善的耐腐蝕性并不會(huì)犧牲機(jī)械性能，因?yàn)槟軌颢@得以下性能-最小屈服應(yīng)力對(duì)于板樁為約355MPa而對(duì)于管為400MPa；和-最小拉伸強(qiáng)度對(duì)于板樁為約480MPa而對(duì)于管為500MPa。而且，使用本發(fā)明的組成能夠確保在0°C下27J的最小斷裂韌度。因此，本發(fā)明的鋼允許制造根據(jù)Em0248_l具有至少S355GP級(jí)機(jī)械性能的板樁 (即，U，Z或H主樁)和連接件。其也允許制造具有至少EN 10219-1的S420MH級(jí)或API 5L 標(biāo)準(zhǔn)的X60機(jī)械性能的管。對(duì)于每一種上述合金元素的優(yōu)選濃度(wt. % )為碳0. 06至0. 10 ；硅 0. 16 至 0. 45 ；錳0. 70 至 1. 20 ；鉻0. 80 至 1. 20 ；鋁0. 40 至 0. 70 ；鈮和 / 或釩 0. 01 彡[Nb]+ [V]彡 0. 20 ；硫達(dá)到 0. 008 ；磷達(dá)到 0. 020。雖然不愿意受限于理論，但關(guān)于一些元素和它們各自的量的選擇可以給出一些解 釋。本發(fā)明的鋼組成基于Cr和Al的協(xié)同效應(yīng)，該協(xié)同效應(yīng)改善了浸沒(méi)區(qū)域中的耐腐 蝕性。還認(rèn)為這些合金元素證實(shí)尤其有效抵抗ALWC。 正如所知，鉻有助于強(qiáng)度但是在這里主要用于抵抗海水腐蝕。更高水平的Cr被認(rèn) 為導(dǎo)致其相反的作用，并且已考慮其它元素，尤其是鋁，而選擇Cr的量。因此所選擇的范圍 為 0. 75wt. %M 1. 5wt. %0盡管在大多數(shù)煉鋼工業(yè)中出于去氧化目的而使用少量(達(dá)到0.05wt. % )的鋁， 但是在這里鋁與鉻是主要的合金元素。0.40wt. %至0.80襯.％的更高的選擇范圍，提供了 與鉻的所需要的協(xié)同效應(yīng)，該協(xié)同效應(yīng)允許相對(duì)于碳鋼增強(qiáng)的耐海水腐蝕性和耐生物腐蝕 性。選擇0.05wt. %的最小碳含量以確保足夠的強(qiáng)度。為了改善鋼的可焊接性，關(guān)于碳 的上限固定至0. 20wt. %。已知錳是一種有效的固溶體增強(qiáng)元素。作為在強(qiáng)度、可淬性與韌度之間的折衷而 選擇0. 60wt. %至1. 60wt. %的范圍。鈮和/或釩的加入引起沉淀硬化和晶粒細(xì)化，并且允許獲得在熱軋條件下獲得更 高的屈服強(qiáng)度。Nb或V能夠單獨(dú)加入。在具有低碳含量(尤其低于0. IOwt. % )的鋼中V 和Nb的組合使用，降低了珠光體的量，并改善了韌度、延性和可焊接性?？梢钥蛇x地向本發(fā)明的鋼中加入鉬。Mo的加入能夠提供增強(qiáng)的強(qiáng)度。然而，太高 量的Mo能夠在組合壁工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生問(wèn)題。而且，鉬的作用被認(rèn)為對(duì)于浸沒(méi)區(qū)域中耐腐蝕 性改善并不特別有效。因此，鉬濃度應(yīng)該在0. OOlwt. %到0.27襯.％之間，并且優(yōu)選不大于 0. IOwt. %。另一種可選的合金元素是鈦，其允許使N和S沉淀。為了避免不利作用，Ti優(yōu)選 的上限設(shè)定為0. 05wt. %，下限為0. OOlwt. %。關(guān)于這一點(diǎn)，為了改善由本發(fā)明的鋼制造的長(zhǎng)(軋制)產(chǎn)品的精加工方面，氮含量
6優(yōu)選被控制為不超過(guò)0. 005wt. %，更優(yōu)選0. 004wt. %。這使得可以在連續(xù)鑄造期間形成并 在一些情況下可以導(dǎo)致表面缺陷的氮化鋁的沉淀減到最小。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，能 夠采取各種措施來(lái)避免/限制氮的這種作用，通過(guò)將N與已知的添加元素(Ti、Nb和V對(duì)氮 具有特殊親合性)化合，和/或通過(guò)在連續(xù)鑄造期間采取合適的措施(例如，保護(hù)流等)。根據(jù)本發(fā)明的鋼和鋼產(chǎn)品可以采用傳統(tǒng)的煉鋼(豎爐/鼓風(fēng)爐、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐、或 電弧爐)和加工(例如，熱軋、冷成形)技術(shù)制造。應(yīng)當(dāng)理解，在鋼中雜質(zhì)的特性和水平會(huì)取決于煉鋼路線。雖然來(lái)源于鼓風(fēng)爐的鋼 是十分純凈的，但板樁經(jīng)常由來(lái)源于電弧爐的鋼制造(即，來(lái)自廢金屬)。在后者的情況下， 諸如銅、鎳或錫的元素，可以以相對(duì)高的水平作為殘余元素存在，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō) 是已知的。為了改善可焊接性，碳當(dāng)量值(CEV)應(yīng)當(dāng)優(yōu)選低于0. 43，CEV根據(jù)下列公式計(jì)算 本發(fā)明的鋼組成允許制造具有主要含有鐵素體和珠光體的微結(jié)構(gòu)的鋼。優(yōu)選地， 尤其對(duì)于熱軋板樁，微結(jié)構(gòu)由鐵素體(主要相)和珠光體，例如，以4 1比率構(gòu)成。如與GB 2392919中描述的CrAlMo鋼相比，本發(fā)明的鋼實(shí)際上能夠工業(yè)化制造并 具有優(yōu)異的機(jī)械性能。具體而言，按照現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法所需(基于最終限制狀態(tài)(Ultimate Limit State))，其在高應(yīng)力下具有相當(dāng)大的延性(在拉伸測(cè)試中表示為伸長(zhǎng)率)。本發(fā)明 人開(kāi)發(fā)了一種鋼，其在良好的耐腐蝕性情況下具有增強(qiáng)的機(jī)械性能，同時(shí)采用Al和Cr作為 主要的合金元素，而GB 2392919 —定要使用三種合金元素Cr、Al和Mo，加入后者是為了強(qiáng) 度和耐腐蝕性。具體而言，本發(fā)明人已經(jīng)觀察到，為了獲得所需的性能，并不需要鉬，太高的鉬含 量甚至導(dǎo)致微結(jié)構(gòu)中的異質(zhì)性(產(chǎn)生貝氏體)和軋鋼廠中的問(wèn)題。采用鉬也會(huì)相當(dāng)大地增 加生產(chǎn)成本。本發(fā)明也涉及由上述鋼制成的鋼產(chǎn)品、中間鋼產(chǎn)品和鋼結(jié)構(gòu)。關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)，如組合 壁或板樁壁，所有單個(gè)鋼元件都由落在上述描述的范圍內(nèi)的鋼制成，并且優(yōu)選具有相同的 組成(即，對(duì)于每一種合金元素具有基本相同的濃度)。
實(shí)施例本發(fā)明的鋼的各種組成已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了測(cè)試以模擬工業(yè)板樁的可行性。采 用用于工廠中的常見(jiàn)軋制參數(shù)(溫度、還原)對(duì)鋼樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室熱軋。具有如在下表1中列出的鋼組成(其余是鐵和附帶和/或殘余的雜質(zhì))的樣品 在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行制備。然后測(cè)試這些樣品的機(jī)械性能以便與標(biāo)準(zhǔn)的要求比較。樣品B119、 B121和B123經(jīng)受實(shí)驗(yàn)室板樁熱軋。樣品B125經(jīng)受模擬鋼板生產(chǎn)的軋制。 表 1表2依次給出了測(cè)試樣品所得到的機(jī)械性能、以及按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(目前的標(biāo)準(zhǔn)并 沒(méi)有規(guī)定耐沖擊性的值)規(guī)定的值。如能夠看到的，樣品B119、B121和B123具有的各自的 屈服強(qiáng)度(RpO. 2)、拉伸強(qiáng)度(TS)和伸長(zhǎng)率值，都超過(guò)了歐洲板樁標(biāo)準(zhǔn)的S355GP級(jí)規(guī)定的值。在測(cè)試中代表鋼管的B125樣品也示出機(jī)械性能超過(guò)了用于鋼焊接管的X60和 S420MH(壁厚在16到40mm之間)級(jí)的機(jī)械性能?？梢宰⒁獾?，對(duì)于所有樣品的延性，通過(guò) 伸長(zhǎng)率A表示，都顯著地超過(guò)了規(guī)定值。 表2工業(yè)試驗(yàn)對(duì)于板樁和管，也都在工業(yè)水平下進(jìn)行測(cè)試。在參照AZ18和AZ26條件下在本文 下面報(bào)告了用于板樁的兩種試驗(yàn)。扁鋼坯(板坯，slab)通過(guò)連續(xù)鑄造生產(chǎn)。然后Z-分布 (AZ18和AZ26)板樁在工業(yè)熱軋機(jī)上由獲得的扁鋼坯進(jìn)行熱軋。產(chǎn)品的鋼分析報(bào)告在下表 3中(其余是鐵和附帶和/或殘余的雜質(zhì))。 表3這些板樁的機(jī)械性能總結(jié)在下表4(屈服強(qiáng)度-ReH，拉伸強(qiáng)度-Rm，以及伸長(zhǎng) 率-A5d)中，其中e表示連接板(web)厚度。對(duì)于每種板樁，已經(jīng)測(cè)試了來(lái)自連接板和凸緣 (flange)的兩種樣品。對(duì)于彈性測(cè)試，已經(jīng)采用了幾個(gè)樣品并在0°C和-20°C下進(jìn)行測(cè)試， 平均值在最后欄中所示。 表 4如能夠看到的，這些板樁在機(jī)械性能方面基本上優(yōu)于S355GP(EN 10248-1)的要 求。如本領(lǐng)域所知道的，焊接管由鋼卷材(鋼卷，steel coils)制造。具有表5的鋼 組成(其余是鐵和附帶和/或殘余的雜質(zhì))的卷材已在常規(guī)的平板產(chǎn)品工業(yè)條件(連續(xù)鑄 造和熱軋)下制造，并進(jìn)行拉伸和斷裂韌度測(cè)試；結(jié)果報(bào)告在表6 (e是箔厚度)中。盡管在 卷材上采用樣品而不是來(lái)自焊接管，但本領(lǐng)域一般認(rèn)可這樣的測(cè)試仍然得出焊接管機(jī)械性 能的良好表示，焊接管的屈服應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度稍微偏低(幾MPa)。 表 5 表6而且，這些值顯然優(yōu)于S420MH(EN 10219-1)或X60的要求。對(duì)于信息給出了獲得 的斷裂韌度值。最后C9-型連接件已經(jīng)在工業(yè)上由具有如表7中所示鋼組成(其余是Fe和附帶 和/或殘余的雜質(zhì))的初軋坯(鋼坯，bloom)生產(chǎn)，并進(jìn)行機(jī)械試驗(yàn)，其報(bào)告在下表8中。 表7 表 8腐蝕試驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室中采用加速腐蝕模擬的初始腐蝕試驗(yàn)，對(duì)于所有樣品相比于傳統(tǒng)的碳鋼 都表現(xiàn)出改善的耐海水腐蝕性。進(jìn)行了進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)以便模擬板樁結(jié)構(gòu)在海洋環(huán)境中的腐蝕。鋼樣品暴露于無(wú)菌環(huán)境、以及細(xì)菌環(huán)境(已知意味著加速鋼的腐蝕)15個(gè)星期的時(shí)間。選擇測(cè)試參數(shù) 以加速腐蝕，以便觀察本發(fā)明鋼級(jí)與傳統(tǒng)樁碳鋼以及GB 2392919已知的海洋級(jí)鋼相比的 相對(duì)行為。這些測(cè)試表明，本發(fā)明的鋼在這兩種環(huán)境下都顯示出比得上GB 2392919海洋鋼 級(jí)的腐蝕模式，兩者都顯示出相對(duì)于碳鋼改善的耐腐蝕性。為了完成起見(jiàn)，由本發(fā)明的鋼制備的鋼樣品暴露在低潮和浸入水平的海港環(huán)境 中。在8個(gè)月暴露后，質(zhì)量損失測(cè)定證實(shí)了本發(fā)明的鋼與傳統(tǒng)的碳鋼相比改善的耐腐蝕性。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，看來(lái)本發(fā)明的鋼允許制造對(duì)組合壁，S卩，板樁、管和連接件所需的 各種部件，其展示出機(jī)械性能優(yōu)于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的那些機(jī)械性能，并在海洋環(huán)境中具有改 善的耐腐蝕性。在上述實(shí)施例中，板樁和管已成功地由相同的鑄件生產(chǎn)，由此具有基本上相同的 化學(xué)組成。當(dāng)它們?cè)诒谥幸黄鹗褂脮r(shí)，這會(huì)避免電化腐蝕的作用。
權(quán)利要求
一種鋼，即，用于海洋應(yīng)用，包含按重量百分比計(jì)碳0.05至0.20；硅0.15至0.55；錳0.60至1.60；鉻0.75至1.50；鋁0.40至0.80；鈮和/或釩0.01≤[Nb]+[V]≤0.60；硫達(dá)到0.045；以及磷達(dá)到0.045。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼，其中，碳含量為0.06wt. %至0. IOwt. %。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼，其中，硅含量為0.16wt. %至0.45襯.%0
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的鋼，其中，錳含量為0.70wt. %至1.20襯.%0
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的鋼，其中，鉻含量為0.80wt. %至1. 20wt. %。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的鋼，其中，鋁含量為040wt.%至0. 70wt. %。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的鋼，其中，鈮和/或釩的含量被限定為 0. Olwt. [Nb]+ [V]彡 0. 20wt. %。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的鋼，其中，硫含量不大于O.OOSwt.而磷含量不 大于 0. 020wt. %0
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的鋼，進(jìn)一步包含達(dá)到0.27wt.%，優(yōu)選達(dá)到 0. 15wt. %，更優(yōu)選達(dá)到0. IOwt. %的鉬。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的鋼，進(jìn)一步包含達(dá)到0.05wt.%的鈦。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的鋼，包含不大于0.005wt.%，優(yōu)選不大于 0. 004wt. % 的氮。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的鋼，具有如根據(jù)式 竽廠計(jì)算的小于0.43的碳當(dāng)量值(CEV)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的鋼，具有在熱軋條件下主要含有鐵素體和珠光 體的微結(jié)構(gòu)。
14.由根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的鋼制成的鋼產(chǎn)品，特別是板樁、寬工字鋼、焊 接管或連接件。
15.由根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的鋼制成的中間鋼產(chǎn)品，諸如扁鋼坯、卷材、 異型坯或初軋坯。
16.由根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的鋼制成的鋼結(jié)構(gòu)，諸如包括結(jié)構(gòu)元件的板樁壁或組合壁。
17.由根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的鋼制成的熱軋板樁，包含由鐵素體和珠光 體構(gòu)成的微結(jié)構(gòu)。
18.通過(guò)連接件相互連接的管和板樁的組合壁，其中，所述管、板樁和連接件由相同的 鋼組成制成。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的鋼用于海洋應(yīng)用的用途。
全文摘要
一種鋼，即用于海洋應(yīng)用，包含按重量百分比計(jì)碳0.05至0.20；硅0.15至0.55；錳0.60至1.60；鉻0.75至1.50；鋁0.40至0.80；鈮和/或釩0.01＜[Nb]+[V]＜0.60；硫達(dá)到0.045；和磷達(dá)到0.045。
文檔編號(hào)C22C38/02GK101903550SQ200880122192
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者安妮·法戈 申請(qǐng)人:安賽樂(lè)米塔爾商業(yè)Rps有限公司