用于海洋應用的耐蝕鋼的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請是名為"用于海洋應用的耐蝕鋼"、申請?zhí)枮?00880122192. 6的中國專利 申請的分案申請，專利申請200880122192. 6是根據(jù)專利合作條約于2008年12月18日提 交的國際申請（PCT/EP2008/067922)進入中國國家階段的國家申請，該申請的優(yōu)先權日為 2007年12月21日。
技術領域
[0002] 本發(fā)明通常設及耐蝕鋼（不誘鋼）W及運種鋼的產(chǎn)品。本發(fā)明尤其設及，但不是 專口設及，用于海洋應用的產(chǎn)品的耐蝕鋼。運些產(chǎn)品尤其包括板粧（sheetpiling)、支承 粧、組合墻等，運些產(chǎn)品在使用中都浸入在海水中。
【背景技術】
[0003] 自從20世紀初W來，鋼板粧就已經(jīng)用于碼頭和海港、閩口和防波堤的建造，堤岸 W及陸地上和水中巷道的防護，W及通常的橋臺挖±工程、護堤壁、基礎結構等。
[0004] 除了平的板粧墻（sheetpilewall)之外，板粧能夠容易地用作主粧之間的填充 板W建成聯(lián)合墻（或"組合墻（combi-walls)")，用于建造具有高度耐彎折性的深碼頭壁。 主粧典型地是寬工字鋼（寬翼緣梁，wideflangebeam)或冷成形的焊接管（wel化d化be)。 填充板通過互鎖桿（連接件）連接至主粧。
[0005] 板粧墻（sheetpilewall)和更普通的鋼組合墻（combi-wall)的設計由其上作 用的載荷決定，運些載荷包括來自±壤、水和表面過載所施加的力。因此，像板粧和管的結 構元件的機械性能是主要參數(shù)。
[0006] 在組合墻設計中被考慮的另一個重要方面是耐用性。板粧結構的壽命顯然會強烈 受到環(huán)境因素的影響。在海洋環(huán)境下工作的技術人員知道腐蝕是結構的長期壽命中要考慮 的一個最重要的因素。
[0007] 實際上，在海洋環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的氯化物激發(fā)了腐蝕過程，并且是對鋼產(chǎn)生更強烈的 侵蝕的主要原因。風和波組合來為電化學反應提供氧和水分，而磨蝕可W除去任何保護性 誘膜。然而，可W注意到，并非所有的鹽水環(huán)境都對鋼產(chǎn)生危害性的侵蝕，并且并非沿著粧 結構的高度的所有區(qū)域都W相同的速率受到侵蝕。
[0008] 實際上，板粧墻的海水側部分暴露于6個"帶（或區(qū)域（zone))"-大氣、潑瓣（大 氣帶正好在高潮軟上方）、潮水、低潮水、浸入和±壤。在每一個運些帶內(nèi)的腐蝕速率是相當 不同的。一般而言，經(jīng)驗已經(jīng)表明，在沿海海洋環(huán)境中的鋼板粧在潑瓣（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±壤帶中的腐 蝕速率對于運種粧結構認為可W被忽略。
[0009] 在海洋環(huán)境中的腐蝕的影響能夠通過犧牲鋼保存和/或防護性方法（涂漆、陰極 保護）解決。然而，防護性涂漆或混凝±層僅能夠施加在鋼結構的未浸入?yún)^(qū)域上。
[0010] 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)的試驗工作表明，少量的銅會增強碳鋼的耐大氣腐蝕性。
[0011] 在20世紀60年化開發(fā)了所謂的"Mariner(水手）"級（鋼），并且是今天對用 于海洋環(huán)境板粧的碳鋼的眾所周知的替代物。ASTM標準A690給出了運種高強度、低合 金化SLA)鋼的化學組成，其含有比典型的碳結構鋼更高水平的銅化08-0.llwt. % )、儀 (0. 4-0. 5wt. % )和憐化08-0.llwt. % )。試驗表明，與典型的碳結構鋼相比，基本上改善 了在暴露的海洋結構的潑瓣帶中對海水腐蝕的耐腐蝕性。
[001引還設及在海洋環(huán)境中的鋼腐蝕，CornsUK，Ltd.在2002年12月9日提交了專利 申請，公開為GB2 392 919,設及用于生產(chǎn)海洋應用的板粧的CrAlMo耐蝕鋼。公開了W 下鋼組成（重量百分比）：碳0. 05-0. 25 ;娃最高到0. 60 ;儘0. 80-1. 70 ;銘0. 75-1. 50 ;鋼 0. 20-0. 50 ;侶0. 40-0. 80 ;鐵最高到0. 05 ;憐最高到0. 045 ;硫最高到0. 045 ;余量的鐵和附 帶和/或殘余的雜質。Corns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， 并具有下列機械性能：
[001引-最小屈服應力為約355MPa;
[0014] -最小拉伸強度為約480MPa;
[0015] -在〇°C的測試溫度下最小的沙爾皮吸收沖擊能為27J。
[0016] 很不幸，設計用于板粧產(chǎn)品的運種CrAlMo鋼由于連續(xù)鑄造工藝過程中所面對的 初始困難W及一些不足的機械性能而從未W工業(yè)規(guī)模進行制造。而且，對本發(fā)明申請人來 說已知的關于上述鋼的測試結果并不能獲得所謂的機械性能。具體而言，上述CrAlMo鋼顯 示出初度和延性較低。
[0017] 可W注意到，在過去已經(jīng)實施了各種研究和測試W確定合金元素對于低合金鋼的 防腐蝕性能的影響。雖然一般而言運種研究的作者會觀察到某些合金元素的影響中的一些 傾向，但是關于給定的腐蝕區(qū)域和在給定的時間周期內(nèi)，結論一直是中等的。除此之外，還 有許多相互矛盾的結果。
[0018] 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 關系隨著海洋環(huán)境的變化是相當不同的。正如本領域內(nèi)所知的，相同的合金元素能夠對潑 瓣和浸入帶的鋼的防腐蝕的影響顯然不同。實際上，給定的合金元素能夠改善鋼在一個區(qū) 域中的耐腐蝕性，但不能改善在另一個區(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，雖然銘的增加例如可W初始改善耐腐蝕性，但在一定時間周期 之后，情況可能逆轉。而且，一些協(xié)同效應可W存在于合金元素之間，運樣的協(xié)同效應當然 取決于濃度，但是一般不會隨著濃度線性地變化。
[0019] 金屬結構可能經(jīng)受的另一種類型的腐蝕是所謂的"電化腐蝕"。電化腐蝕被限定為 由于與電解質中的更純態(tài)的金屬電接觸而引起的金屬的加速腐蝕。海水的更高的電導率促 進了能夠在金屬結構中發(fā)現(xiàn)的兩種不同類型的金屬之間的運種類型的腐蝕。因此，當設計 組合墻時，應當注意不能將碳鋼結構元件與由微合金鋼制成的其它結構元件連接。
[0020] 更近W來，對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。 實際上，后來已經(jīng)證實，運種類型的局部化腐蝕發(fā)生在海洋環(huán)境中鋼結構上的低潮水帶。運 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。
[0021] 根據(jù)上述，在建造海洋環(huán)境中的組合墻時似乎不得不考慮許多因素。用于不同結 構元件的所選擇的鋼必須滿足所需的機械性能，但同時期望鋼具有對海水改善的耐腐蝕 性。
[0022] 盡管加入某些合金元素能夠有助于改善耐腐蝕性，但是不應當損害機械性能。因 此必須小屯、進行碳鋼的合金化W獲得期望的強度和初度，增強在一個或多個區(qū)域中的耐腐 蝕性，同時不會加速其它區(qū)域中的腐蝕，并牢記可焊接性和成本問題。
[0023] 實際上，盡管自從20世紀50年代W來在海洋環(huán)境中鋼的急劇腐蝕已經(jīng)是一個令 人關注的問題，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)板粧和管仍由普通碳 鋼制成。
[0024] 發(fā)明目的
[0025] 本發(fā)明的一個目的是提供一種耐蝕鋼，運種耐蝕鋼尤其提供了對海水改善的耐腐 蝕性，并獲得了用于建造海洋環(huán)境中組合墻和其它結構所關注鋼產(chǎn)品的足夠的機械性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0026] 本發(fā)明實際上來源于運樣的思想，即，提高壽命和簡化海洋環(huán)境中板粧結構W及 更一般的鋼組合墻的維護，期望配置適合用于制造不同結構元件的單種鋼（化學）組成。在 運一點上，回想起組合墻傳統(tǒng)上由遵照不同標準的管道和板粧制造，運暗示改變了關于結 構元件化學組成的要求。
[0027] 采用相同的鋼用于制造像管或寬工字鋼（或寬翼緣梁）、板粧和組合墻的連接件 的結構元件，減輕了在連接的結構件之間的電化腐蝕問題。而且，在整個結構中對于相同區(qū) 域來說腐蝕會均勻地發(fā)生。
[0028] 仍然關于維護，本發(fā)明人旨在開發(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，steelcomposition)。為了促進組合墻或板粧墻的維護運已被決定。實 際上，鋼結構的浸沒區(qū)域的維護與大氣或潑瓣帶相比顯然是較不方便的，浸沒區(qū)域一直處 于水下。
[0029] 開發(fā)運種鋼的困難因此是必須考慮的參數(shù)的總和，加上板粧和管來自不同的制造 路線的事實，每一個都具有它們自己的制造方法、設備W及尤其是關于鋼組成知道他們能 夠如何處理。在開發(fā)本發(fā)明時，本發(fā)明人已經(jīng)考慮了許多參數(shù)：機械性能（強度和初度，顯 微結構）；耐腐蝕性，尤其在浸入?yún)^(qū)域對海水的耐腐蝕性；可焊接性；工業(yè)可行性，運考慮到 鋼組成必須適合用于長和平的產(chǎn)品的生產(chǎn)路線；W及最后但不是最少地考慮成本。
[0030] 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：
[0031]碳：0. 05 至 0. 20;
[0032]娃：0. 15 至 0. 55;
[0033]儘：0. 60 至 1. 60;
[0034]銘：0. 75 至 1. 50;
[0035]侶：0. 40 至 0. 80;
[003引 妮和 / 或饑：0. 01《[Nb] + [V]《0. 60;
[0037] 硫：最高到0.045 及
[0038]憐：最高到 0.045。
[0039] 優(yōu)選地，其余的是鐵和附帶和/或殘余的雜質。然而，運種鋼可W進一步包含其它 兀素。
[0040] 應當理解，本發(fā)明的微合金