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用于海洋應(yīng)用的耐蝕鋼的制作方法_2

文檔序號(hào):9502157閱讀:來(lái)源:國(guó)知局
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]區(qū)域不能通過(guò)涂漆或混凝上加蓋(concretecapping)來(lái)保護(hù)。
[0041] 雖然并不愿意受限于理論,但可W注意到,改善的耐腐蝕性由在浸沒和低潮水帶 中形成的粘附和致密層所產(chǎn)生。運(yùn)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。
[0042] 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。
[0043] 因?yàn)槭褂米矒翩I或液壓振粧鍵(振動(dòng)打粧機(jī),vibro化iver)將組合墻推入±壤 中,所W各種組件應(yīng)該能抵抗在安裝期間產(chǎn)生的應(yīng)力。關(guān)于運(yùn)一點(diǎn),可W理解,本發(fā)明鋼的 進(jìn)一步有利的方面是在高應(yīng)力水平下的初度和延性(通過(guò)在斷口A處拉伸而轉(zhuǎn)換)。
[0044] 運(yùn)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W下性能:
[0045] -最小屈服應(yīng)力對(duì)于板粧為約355MPa而對(duì)于管為400MPa;和
[0046] -最小拉伸強(qiáng)度對(duì)于板粧為約480MPa而對(duì)于管為500MPa。
[0047] 而且,使用本發(fā)明的組成能夠確保在0°C下27J的最小斷裂初度。
[0048] 因此,本發(fā)明的鋼允許制造根據(jù)EN10248-1具有至少S355GP級(jí)機(jī)械性能的板粧 (即,U,Z或Η主粧)和連接件。其也允許制造具有至少EN10219-1的S420MH級(jí)或API5L 標(biāo)準(zhǔn)的X60機(jī)械性能的管。
[0049] 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;娃: 0. 16 至 0. 45 ;儘:0. 70 至 1. 20 ;銘:0. 80 至 1. 20 ;侶:0. 40 至 0. 70 ;妮和 / 或饑: 0. 01《[Nb] + [V]《0. 20 ;硫:最高到 0. 008 ;憐:最高到 0. 020。
[0050] 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W給出一些解 釋。
[0051] 本發(fā)明的鋼組成基于化和A1的協(xié)同效應(yīng),該協(xié)同效應(yīng)改善了浸沒區(qū)域中的耐腐 蝕性。還認(rèn)為運(yùn)些合金元素證實(shí)尤其有效抵抗ALWC。
[0052] 正如所知,銘有助于強(qiáng)度但是在運(yùn)里主要用于抵抗海水腐蝕。更高水平的化被認(rèn) 為導(dǎo)致其相反的作用,并且已考慮其它元素,尤其是侶,而選擇化的量。因此所選擇的范圍 為 0. 75wt. %至 1. 5wt. %。
[0053] 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(最高到0.05wt. %)的侶, 但是在運(yùn)里侶與銘是主要的合金元素。0.40wt. %至O.SOwt. %的更高的選擇范圍,提供了 與銘的所需要的協(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。
[0054] 選擇0. 05wt. %的最小碳含量W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. %。
[00巧]已知儘是一種有效的固溶體增強(qiáng)元素。作為在強(qiáng)度、可澤性與初度之間的折衷而 選擇0. 60wt. %至1. 60wt. %的范圍。
[0056] 妮和/或饑的加入引起沉淀硬化和晶粒細(xì)化,并且允許獲得在熱社條件下獲得更 高的屈服強(qiáng)度。佩或V能夠單獨(dú)加入。在具有低碳含量(尤其低于0.lOwt. % )的鋼中V 和佩的組合使用,降低了珠光體的量,并改善了初度、延性和可焊接性。
[0057] 可W可選地向本發(fā)明的鋼中加入鋼。Mo的加入能夠提供增強(qiáng)的強(qiáng)度。然而,太高 量的Mo能夠在組合墻工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生問題。而且,鋼的作用被認(rèn)為對(duì)于浸沒區(qū)域中耐腐蝕 性改善并不特別有效。因此,鋼濃度應(yīng)該在O.OOlwt. %到0.27wt. %之間,并且優(yōu)選不大于 0.lOwt. %。
[0058] 另一種可選的合金元素是鐵,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. %。
[0059] 關(guān)于運(yùn)一點(diǎn),為了改善由本發(fā)明的鋼制造的長(zhǎng)(社制)產(chǎn)品的精加工方面,氮含量 優(yōu)選被控制為不超過(guò)〇.〇〇5wt. %,更優(yōu)選0.004wt. %。運(yùn)使得可W在連續(xù)鑄造期間形成并 在一些情況下可W導(dǎo)致表面缺陷的氮化侶的沉淀減到最小。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/限制氮的運(yùn)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)。
[0060] 根據(jù)本發(fā)明的鋼和鋼產(chǎn)品可W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,熱社、冷成形)技術(shù)制造。
[0061] 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,但板粧經(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、儀或錫的元素,可相對(duì)高的水平作為殘余元素存在,運(yùn)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō) 是已知的。
[0062] 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:
[0063]
[0064] 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顯微結(jié)構(gòu)的鋼。優(yōu)選 地,尤其對(duì)于熱社板粧,顯微結(jié)構(gòu)由鐵素體(主要相)和珠光體,例如,W4 : 1比率構(gòu)成。
[0065] 如與GB2 392 919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)扣Itimate LimitState)),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A1和化作為 主要的合金元素,而GB2 392 919 -定要使用Ξ種合金元素化、A1和Mo,加入后者是為了 強(qiáng)度和耐腐蝕性。
[0066] 具體而言,本發(fā)明人已經(jīng)觀察到,為了獲得所需的性能,并不需要鋼,太高的鋼含 量甚至導(dǎo)致顯微結(jié)構(gòu)中的異質(zhì)性(產(chǎn)生貝氏體)和社鋼廠中的問題。采用鋼也會(huì)相當(dāng)大地 增加生產(chǎn)成本。
[0067] 本發(fā)明也設(shè)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 墻或板粧墻,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)。
【具體實(shí)施方式】
[0068] 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W模擬工業(yè)板粧的可行性。采 用用于工廠中的常見社制參數(shù)(溫度、還原)對(duì)鋼樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室熱社。
[0069] 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)試運(yùn)些樣品的機(jī)械性能W便與標(biāo)準(zhǔn)的要求比較。樣品B119、 B121和B123經(jīng)受實(shí)驗(yàn)室板粧熱社。樣品B125經(jīng)受模擬鋼板生產(chǎn)的社制。
[0070] 表1
[0071]
[0072] 表2依次給出了測(cè)試樣品所得到的機(jī)械性能、W及按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(目前的標(biāo)準(zhǔn)并 沒有規(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(化0.2)、拉伸強(qiáng)度燈巧和伸長(zhǎng)率值,都超過(guò)了歐洲板粧標(biāo)準(zhǔn)的S355GP級(jí)規(guī)定的 值。
[0073] 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。可W注意到,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。
[0074]表 2
[00巧]
[007引 工業(yè)試驗(yàn)
[0077] 對(duì)于板粧和管,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)告了用于板粧的兩種試驗(yàn)。扁鋼巧(板巧,si油)通過(guò)連續(xù)鑄造生產(chǎn)。然后Z-分布 (AZ18和AZ26)板粧在工業(yè)熱社機(jī)上由獲得的扁鋼巧進(jìn)行熱社。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))。
[0078]表 3
[0079]
[0080] 運(yùn)些板粧的機(jī)械性能總結(jié)在下表4(屈服強(qiáng)度-R細(xì),拉伸強(qiáng)度-Rm,W及伸長(zhǎng) 率-A5d)中,其中e表示連接板(web)厚度。對(duì)于每種板粧,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。
[0081] 表 4
[0082]
[0083] 如能夠看到的,運(yùn)些板粧在機(jī)械性能方面基本上優(yōu)于S355GP巧N10248-1)的要 求。
[0084] 如本領(lǐng)域所知道的,焊接管由鋼卷材(鋼卷,steelcoils)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 造和熱社)下制造,并進(jìn)行拉伸和斷裂初度測(cè)試;結(jié)果報(bào)告在表6 (e是錐厚度)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)可運(yùn)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)。
[0085]表 5
[0086]
[0087] 表 6
[0088]
[0089] 而且,運(yùn)些值顯然優(yōu)于S420MH巧N10219-1)或X60的要求。對(duì)于信息給出了獲得 的斷裂初度值。
[0090] 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(其余是化和附帶 和/或殘余的雜質(zhì))的初社巧(鋼巧,b
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