一種原油船貨油艙內(nèi)底板用耐腐蝕鋼板及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種原油船貨油艙內(nèi)底板用耐腐蝕鋼板及其生產(chǎn)方法，化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為C：0.02?0.14％，Si：0.15?0.45％，Mn：0.90?1.60％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Nb：0.010?0.030，Ti：0.010?0.020％，Ni：0.01?0.70％，Cu：0.01?0.70％，Mo：0.001?0.15％，Alt：0.010?0.060％，Sn：0.01?0.15％，Sb：0.01?0.15％，As：0.01?0.15％，Ca：0.0001?0.01％，N：≤0.005％，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。通過(guò)板坯加熱→除鱗→控軋→控冷→空冷的工藝及參數(shù)控制制造而成。本發(fā)明在高酸性、高Cl?濃度原油腐蝕環(huán)境中具有優(yōu)良的抗局部腐蝕及抗均勻腐蝕能力，無(wú)需涂層保護(hù)，降低船舶涂裝和運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本，有效延長(zhǎng)使用壽命。
【專利說(shuō)明】
一種原油船貨油艙內(nèi)底板用耐腐蝕鋼板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及金屬材料領(lǐng)域，特別涉及一種原油船貨油艙內(nèi)底板用耐腐蝕鋼板及其 生產(chǎn)方法
【背景技術(shù)】
[0002] 由于原油成分的多樣性和含有多種酸性腐蝕介質(zhì)，以及造船工藝的復(fù)雜性和油船 航線中的各種海況，裝載原油的貨油艙往往腐蝕嚴(yán)重，由于貨油艙上甲板和內(nèi)底板腐蝕環(huán) 境的差異，上甲板以均勻腐蝕為主，內(nèi)底板主要是局部點(diǎn)狀腐蝕。傳統(tǒng)抑制腐蝕的方法是使 用防腐涂層使鋼材與腐蝕環(huán)境隔離，但由于貨油艙的涂布面積龐大，且涂層5-10年就需重 新涂布一次，需耗費(fèi)大量的施工成本，延長(zhǎng)工期，且施工環(huán)境惡劣，難以保證涂裝質(zhì)量。為 此，日本提出了貨油艙腐蝕防護(hù)的另一條途徑，即應(yīng)用耐腐蝕性良好的免涂裝新型船板，以 降低貨油艙的建造、維護(hù)周期和成本，并大幅提高貨油艙的使用安全性。2010年，國(guó)際海事 組織將油船貨油艙用耐腐蝕高強(qiáng)船板納入強(qiáng)制規(guī)范，于2013年1月1日正式實(shí)施，使用耐腐 蝕船板將成為原油儲(chǔ)運(yùn)材料應(yīng)用發(fā)展的方向。
[0003] 專利文獻(xiàn)CN 100562600C公開(kāi)了一種耐腐蝕性優(yōu)異的船舶用鋼材，需選擇添加Mg、 1^、06、恥、5111、(：〇、21、1^、51、81、16、83、13等合金元素 ；專利文獻(xiàn)0~ 1022649378公開(kāi)了一種 原油輪用耐腐蝕鋼材，需選擇添加W、REM、Y、Co、Zr等合金元素；專利文獻(xiàn)CN 103290186B公 開(kāi)了一種原油油船貨油艙內(nèi)底板用耐蝕鋼板的制造方法及鋼板，需選擇添加W、Ce、Y、Zr、 Hf、Sr等合金元素。上述專利雖然能改善貨油艙下底板用船板鋼的耐腐蝕性能，但需添加多 種非常規(guī)合金元素，影響耐蝕性的元素之間相互作用，關(guān)系復(fù)雜，冶煉難度大且合金成本 高，如:稀土、Mg的收得率難以控制，加入工藝和設(shè)備滿足不了高度自動(dòng)化、連續(xù)化要求;Bi 在冶煉過(guò)程中，絕大部分以蒸汽逸出，且易偏析于晶間，在晶間濃度甚至可為合金整體濃度 的8100倍，惡化鋼的韌性;W、Co為稀有貴金屬，增加合金成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種原油船貨油艙內(nèi)底板用耐腐蝕鋼板及其生產(chǎn)方法，通 過(guò)簡(jiǎn)化耐腐蝕合金元素的添加，控制乳制條件，得到低成本的耐腐蝕性能良好的鋼板。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] -種原油船貨油艙內(nèi)底板用耐腐蝕鋼板的化學(xué)成分組成按質(zhì)量百分比為計(jì)包括： C 0.02-0.14% ,Si 0.15-0.45% ,Mn 0.90-1.60% ,P < 0.020% ,S < 0.010% ,Nb 0.010-0.030,Ti 0.010-0.020% ,Ni 0.01-0.70 % , Cu 0.01-0.70 % ,Mo 0.001-0.15% ,Alt 0.010-0.060% ,Sn 0.01-0.15% ,Sb 0.01-0.15% ,As 0.01-0.15% ,Ca 0.0001-0.01 % ,N < 0.005%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0007] 優(yōu)選的，所述原油船貨油艙內(nèi)底板用耐腐蝕鋼板中按質(zhì)量百分比計(jì)，Sn+Sb+As < 0.2 %，0.50 % < Ni+Cu+Mo+Sn+Sb+As+Ca < 0.90 %。
[0008] 本發(fā)明中各化學(xué)成分的主要作用如下：
[0009]碳(C):碳是鋼中最經(jīng)濟(jì)、最基本的強(qiáng)化元素，是易偏析和碳化物形成元素，碳含量 >0.14%時(shí)，Mn、P偏析加劇，珠光體含量增加，使鋼的耐腐蝕性能變差，但碳含量<0.02% 時(shí)，鋼板的強(qiáng)度偏低，且屈強(qiáng)比增高，因此，本發(fā)明選擇的碳含量為0.02-0.14%。
[0010]硅(Si):必不可少的脫氧元素，有固溶強(qiáng)化作用，含量過(guò)高時(shí)，對(duì)韌性和焊接性不 利，因此，本發(fā)明選擇的Si含量為0.15-0.45%。
[0011] 錳(Mn):固溶強(qiáng)化元素，易生成MnS夾雜，且MnS夾雜的塑性隨著Mn濃度增大而增 加，而MnS夾雜是引起點(diǎn)蝕的主要原因之一；易偏析，可促進(jìn)珠光體的形成，對(duì)耐腐蝕性能不 利。為提高耐蝕性，應(yīng)采用低Mn含量，但Mn含量過(guò)低時(shí)，需添加大量其他合金元素來(lái)彌補(bǔ)強(qiáng) 度損失，不利于成本控制，因此，Mn含量為0.90-1.60%。
[0012] 磷(P):是鋼中不可避免的雜質(zhì)元素，促進(jìn)中心偏析，生成P偏析的鐵素體-珠光體 帶狀組織，使耐蝕性能變差，因此，P含量為< 0.020 %。
[0013]硫⑶：是鋼中不可避免的雜質(zhì)元素，易形成MnS夾雜，使耐點(diǎn)蝕性能變差，因此S含 量為 <0.010%。
[0014]鈮(Nb):對(duì)晶粒細(xì)化作用十分明顯，有中等程度的沉淀強(qiáng)化。含量過(guò)高時(shí)，會(huì)使鋼 的再結(jié)晶溫度升高，不利于原奧晶粒的細(xì)化，因此，本發(fā)明選擇的Nb含量為0.010-0.030%。 [0015]鈦(Ti):強(qiáng)固N(yùn)元素，與Nb共同作用時(shí)，有助于提高Nb在奧氏體中的固溶度，復(fù)合析 出提高(TiNb)(CN)熱穩(wěn)定性，可有效阻礙板坯再加熱時(shí)奧氏體晶粒長(zhǎng)大，同時(shí)對(duì)改善焊接 熱影響區(qū)的沖擊韌性有明顯作用。添加過(guò)量時(shí)，形成TiC較多，TiN粒子粗大，降低了鋼的淬 透性、強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，降低鋼在奧氏體區(qū)的高溫塑性，使鑄坯或乳材出現(xiàn)裂紋。因此，本發(fā) 明選擇的Ti含量為0.010-0.020%。
[0016] 鎳(Ni):固溶強(qiáng)化元素，改善Cu在鋼中引起的熱脆性，且對(duì)韌性有益，可提高鋼的 耐蝕性，含量過(guò)高，使合金成本增加。因此，本發(fā)明選擇的Ni含量為0.01 -0.70 %。
[0017] 銅(Cu):在銹層中富集，尤其是點(diǎn)蝕部位，阻礙氯離子侵入鋼板表面，還可以抵消 鋼中S的作用，與S結(jié)合形成難溶的硫化物，減弱S對(duì)鋼耐腐蝕性的損害。添加過(guò)量會(huì)使鋼的 焊接性變差，在高溫下降低了熔融晶界強(qiáng)度而容易在熱乳時(shí)產(chǎn)生裂紋。因此，本發(fā)明選擇的 Cu 含量為 0.01-0.70 %。
[0018]鉬(Mo):能從鋼中脫溶出來(lái)形成M〇042-，抑制氯化物離子侵入鋼板表面，提高鋼的 自腐蝕電位，促進(jìn)Cu在銹層中富集，提高腐蝕均勻性，抑制局部腐蝕形成穿孔。含量過(guò)高時(shí)， 合金成本增加，且使鋼的組織過(guò)分細(xì)化，由于整體表面反應(yīng)自由能降低，反而會(huì)使鋼的耐局 部腐蝕性能降低。因此，本發(fā)明選擇的Mo含量為0.001 -0.15%。
[0019] 鋁(A1):是鋼脫氧的必要元素，過(guò)量添加可降低鋼的純度和韌性，且使鋼水的可澆 性下降，影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。因此，本發(fā)明選擇的全鋁含量為 0.010-0.060%。
[0020] 錫(Sn):促進(jìn)含Cu、Ni銹層的致密化，增強(qiáng)銹層與基體的結(jié)合力，抑制腐蝕的進(jìn)行。 含量2 0.001 %時(shí)即可得到以上效果，超過(guò)0.15 %時(shí)，鋼的熱加工性和韌性降低，因此，本發(fā) 明選擇的Sn含量為0.01-0.15%。
[0021] 銻(Sb):作用跟Sn相同，本發(fā)明選擇的Sb含量為0.01 -0.15 %。
[0022] 砷(As):作用跟Sn相同，本發(fā)明選擇的As含量為0.01-0.15%。
[0023]鈣(Ca):改善夾雜物的形態(tài)和分布，通過(guò)水解反應(yīng)可生成微區(qū)的弱堿性環(huán)境，有利 于保護(hù)性氧化物a-FeOOH的生成，可極大提高鋼的耐腐蝕性能。本發(fā)明選擇的Ca含量為 0.0001-0.01%。
[0024]氮(N):可提高強(qiáng)度，但顯著降低塑韌性、可焊性和冷彎性能，增加時(shí)效傾向，因此N 含量為<〇.〇〇5%。
[0025] Sn、Sb、As在鋼中的作用相同，為保證鋼板的熱加工性和韌性，應(yīng)控制總添加量< 0.2%〇
[0026] 為使鋼板的耐腐蝕性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，又不造成合金的過(guò)渡添加，控制合金成本， 添加的提高耐腐蝕性能元素Ni、Cu、Mo、Sn、Sb、As、Ca總量應(yīng)為0.50-0.90 %。
[0027] 本發(fā)明提供的原油船貨油艙內(nèi)底板用耐腐蝕鋼板的生產(chǎn)方法，生產(chǎn)工藝包括:高 爐煉鐵-鐵水預(yù)處理-轉(zhuǎn)爐煉鋼-精煉-真空脫氣-連鑄-板坯加熱-除鱗-控乳-控 冷-空冷。其中，熱乳加熱溫度為1100-1200°C，使合金元素充分溶解，采用兩階段控制乳 制，粗乳階段使奧氏體晶粒充分再結(jié)晶，精乳階段使奧氏體晶粒累計(jì)足夠的變形量，根據(jù)用 戶對(duì)鋼板厚度、力學(xué)性能的需求選擇不同的終乳溫度、冷卻速率和終冷溫度，終乳溫度為 780-900°C，終冷溫度為400-700°C，冷卻速率為2-15°C/s，乳制后耐腐蝕鋼板的厚度為8-50mm 〇
[0028] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：
[0029] (1)化學(xué)成分組成均為鋼中常規(guī)添加元素，合金收得率穩(wěn)定，冶煉難度小，合金成 本低；
[0030] (2)乳制工藝窗口較寬，制造出的鋼板性能穩(wěn)定，力學(xué)性能滿足各船級(jí)社規(guī)范中 ra32、ni36、FH40 的要求；
[0031] (3)按頂0MSC. 289(87)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的模擬貨油艙內(nèi)底板腐蝕環(huán)境加速腐蝕實(shí)驗(yàn)方法 對(duì)鋼板耐腐蝕性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，年平均腐蝕速率〈〇. 50mm/年，可免涂裝用于貨油艙內(nèi)底板，節(jié) 約大量的涂裝和運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0033]經(jīng)高爐煉鐵-鐵水預(yù)處理-轉(zhuǎn)爐煉鋼-精煉-真空脫氣-連鑄生產(chǎn)的貨油艙內(nèi) 底板用耐腐蝕鋼連鑄坯與常規(guī)船板鋼連鑄坯，經(jīng)加熱-除鱗-控乳-控冷-空冷，其中主 要乳制工藝參數(shù)見(jiàn)表1，制成8-50_厚的寬厚板，得到的6個(gè)編號(hào)發(fā)明鋼(實(shí)施例1~6)與3個(gè) 編號(hào)常規(guī)船板鋼(對(duì)比例1~3)，具體成分見(jiàn)表2,按中國(guó)船級(jí)社《材料與焊接規(guī)范》對(duì)鋼板力 學(xué)性能進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3,按IMO MSC.289(87)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行耐腐蝕性能檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。
[0034]表1本發(fā)明實(shí)施例與對(duì)比例的主要乳制工藝參數(shù)

[0037]表2本發(fā)明實(shí)施例與對(duì)比例的化學(xué)成分(wt % )
[0039] 表3本發(fā)明實(shí)施例與對(duì)比例的力學(xué)性能
[0041 ]表4本發(fā)明實(shí)施例與對(duì)比例的年平均腐蝕速率與點(diǎn)蝕情況
[0043]盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開(kāi)如上，但對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí) 現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于 特定的細(xì)節(jié)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種原油船貨油艙內(nèi)底板用耐腐蝕鋼板，其特征在于，鋼板的化學(xué)成分組成按質(zhì)量 百分比為計(jì)包括：C 0.02-0.14%，Si 0·15-0·45%，Μη 0.90-1.60%，P< 0.020%，S< 0.010%,Nb 0.010-0.030,Ti 0.010-0.020 % , Ni 0.01-0.70 % , CuO . 01-0.70 % ,Mo 0.001-0.15%,Alt 0.010-0.060% ,Sn 0.01-0.15% ,Sb 0.01-0.15% ,As 0.01-0.15%, Ca 0.0001-0.01%，N< 0.005%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的原油船貨油艙內(nèi)底板用耐腐蝕鋼板，其特征在于，按質(zhì)量百分 比計(jì)，Sn+Sb+As <0·2%，0·50%< Ni+Cu+Mo+Sn+Sb+As+Ca < 0 · 90 %。3. -種原油船貨油艙內(nèi)底板用耐腐蝕鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，生產(chǎn)工藝包括:高 爐煉鐵-鐵水預(yù)處理-轉(zhuǎn)爐煉鋼-精煉-真空脫氣-連鑄-板坯加熱-除鱗-控乳-控 冷-空冷;其中，熱乳加熱溫度為1100-1200°C，終乳溫度為780-900°C，終冷溫度為400-700 °C，冷卻速率為2-15°C/s;乳制后耐腐蝕鋼板的厚度為8-50mm。
【文檔編號(hào)】C22C38/02GK105821314SQ201610264654
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年4月26日
【發(fā)明人】陸春潔, 曲錦波, 楊漢, 張娟
【申請(qǐng)人】江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司