一種高Nb原油船貨輪艙底板用耐蝕鋼的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明一種用于原油船貨輪艙底部腐蝕環(huán)境，能夠降低底板處發(fā)生的局部腐蝕的高Nb原油船貨輪艙底板用耐蝕鋼。其成分組成含有Nb：0.04~0.2%、C：0.01~0.2%、Mn：0.05~2%、Si：0.05~1%、P：0.01%以下、S：0.01%以下、Ni：0.01~0.6%、Cu：0.05~0.8%、W：0.01~0.5%、Cr：0.2%以下，Mo：0.002~0.4%及W：0.01~0.5%中的一種或兩種，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的耐腐蝕鋼制備工藝簡(jiǎn)單，可在鋼表面生成一層氧化物保護(hù)膜，增強(qiáng)耐局部腐蝕能力，還能提高海水飛沫環(huán)境、海水浸漬環(huán)境下的耐腐蝕性能。
【專利說(shuō)明】一種高Nb原油船貨輪艙底板用耐蝕鋼
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種原油船貨輪艙用耐蝕鋼，尤其作為貨輪艙底板用鋼材時(shí)，能夠降低底板處的局部腐蝕。
【背景技術(shù)】
[0002]在油輪船艙底部的污水中有大量的氯離子，在底板上殘留的原油在表面形成一層保護(hù)膜，保護(hù)著底板不受腐蝕。油膜上有一些污泥，其中含有大量的單質(zhì)硫。經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，油膜的防腐效果跟涂層的效果一樣。底板的點(diǎn)腐蝕發(fā)生在油膜的破損處，而這些破損部分來(lái)自于原油的沖洗。在油膜破損處，底板暴露在嚴(yán)重的腐蝕環(huán)境中，形成了腐蝕原電池。破損處作為陽(yáng)極，油膜覆蓋下的鋼作為陰極，如圖1。
[0003]陽(yáng)極反應(yīng) 陰極反應(yīng): 污泥中的硫元素是從上甲板脫落下來(lái)的，在腐蝕中，通過(guò)反應(yīng):S + 2H20 — H2S + 20F加速點(diǎn)腐蝕的產(chǎn)生。
[0004]局部腐蝕腐蝕所處的環(huán)境不同于周圍的環(huán)境。特別是pH值為理解此局部腐蝕最基本最重要的參數(shù)。腐蝕坑內(nèi)的PH值非常的低，范圍為1.5-2,而腐蝕坑臨近環(huán)境的pH值范圍為5~10，處于中性或弱堿性環(huán)境。
[0005]目前使用的防腐措施主要為涂裝和電化學(xué)防腐，可是由于原油船的涂布面積龐大，而且約10年就需要重新涂布一次，其花費(fèi)的成本很大，另外，在貨輪艙底板環(huán)境下，涂布的厚涂層反而促進(jìn)了涂膜損傷部分的腐蝕。此外，在地板上定期地實(shí)施檢查，對(duì)于點(diǎn)腐蝕深度大的部分通過(guò)堆焊進(jìn)行修補(bǔ)，但問(wèn)題是維護(hù)成本過(guò)高。2010年國(guó)際海事組織第87次海上安全委員會(huì)通過(guò)了《原油船貨油艙替代圖層防腐措施性能標(biāo)準(zhǔn)》，此標(biāo)準(zhǔn)具有強(qiáng)制性，是油船貨油艙涂層的唯一替代方案。因此，開(kāi)發(fā)一種符合標(biāo)準(zhǔn)的耐蝕鋼很有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于開(kāi)發(fā)一種作為貨輪艙底板用鋼材時(shí)，能夠降低底板處的局部腐蝕，其年腐蝕速率符合《原油船貨油艙替代圖層防腐措施性能標(biāo)準(zhǔn)》的高Nb原油船貨輪艙底板用耐蝕鋼。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種高Nb原油船貨輪艙底板用耐蝕鋼，該耐蝕鋼的各組分以質(zhì)量百分比計(jì)，含有 Nb:0.04~0.2%、C:0.Ο1-Ο.2%、Μη:0.05~2%，S1:0.05~1%、P:0.01% 以下、S:0.01% 以下、N1:0.01 ~0.6%、Cu:0.05~0.8%, Al:0.1% 以下，Ti:0.015% 以下、Cr:0.2%以下、Mo:0.002~0.4%及W:0.Ο1-Ο.5%中的一種或兩種，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
[0008]進(jìn)一步，該耐蝕鋼的各組分以質(zhì)量百分比計(jì)，含有Nb:0.06~0.2%、C:0.05~0.2%、Mn:0.05~2%，S1:0.05~1%、P:0.01% 以下、S:0.01% 以下、Ni:0.01 ~0.6%、Cu:0.05~0.8%,Al:0.1% 以下，Ti:0.015% 以下、Cr:0.2% 以下、Mo:0.002~0.4% 及 W:0.01 ~0.5% 中的一種或兩種，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。[0009]進(jìn)一步該耐蝕鋼的組分還包含有Cr:0.2%以下。
[0010]
對(duì)于熱軋條件，做為耐蝕鋼雖然沒(méi)有特別限定的條件，但是從作為原油船貨輪艙底板用鋼材所要求的機(jī)械性能的角度考慮，需要選擇設(shè)定的熱軋溫度及壓下比。熱軋后，根據(jù)所需的機(jī)械性能控制冷卻速度。本發(fā)明中涉及的A32級(jí)船板鋼，所采用的TMCP工藝為:加熱到1200°C，保溫一小時(shí)后，在1100°C開(kāi)軋，終軋溫度850°C，總壓下量為85%，而后空冷。
[0011]對(duì)于如上限定的耐蝕鋼成分組成進(jìn)行說(shuō)明(以質(zhì)量百分比計(jì)):
C =C是提高強(qiáng)度的必要元素，隨著C含量的提高，促進(jìn)了鋼種滲碳體的生成，在腐蝕環(huán)境中作為陰極，加速了腐蝕過(guò)程。同時(shí)，若C含量超過(guò)0.2%將導(dǎo)致焊接性能惡化。
[0012]Si =Si通常為脫氧的必要元素，為了得到成分的脫氧效果而含有0.01%以上。但是，含量超過(guò)1%時(shí)，使鋼的韌性降低。優(yōu)選的范圍為0.05~1%。
[0013]Mn:Mn是低成本且具有提高鋼強(qiáng)度的元素，本發(fā)明中為了得到所需的強(qiáng)度，需要添加0.05%以上。但是，如果添加了超過(guò)2%的Mn元素，會(huì)降低鋼的韌性與焊接性能。優(yōu)選的范圍為0.05~2%。
[0014]P:P偏析于晶界，是降低鋼的韌性的有害元素，優(yōu)選盡可能的少。
[0015]S:S在鋼中形成非金屬夾雜物MnS，作為局部腐蝕的起點(diǎn)，是降低耐局部腐蝕性能的有害元素，優(yōu)選盡可能地減少。
[0016]Al:A1是對(duì) 鋼脫氧的有效元素，可是含量超過(guò)1%會(huì)惡化鋼的韌性。另一方面，Al在鋼中形成氧化物雜質(zhì)Al2O3，成為局部腐蝕的起點(diǎn)，降低耐局部腐蝕的能力。
[0017]Cr =Cr是提高鋼耐蝕性能的有益元素，而當(dāng)含量超過(guò)1%會(huì)惡化鋼的耐蝕性能，故本發(fā)明優(yōu)選范圍為0.2%以下。
[0018]Cu =Cu能提高鋼在酸性環(huán)境下的耐蝕性能，并抑制鋼的局部腐蝕。Cu在鋼表面富集，在腐蝕環(huán)境中生成Cu的氧化物，形成一層保護(hù)膜。另外，還具有提高海水飛沫環(huán)境、海水浸潰環(huán)境下的耐腐蝕效果。優(yōu)選范圍為0.05、.8%。
[0019]N1:Ni是一種比較穩(wěn)定的元素，加入Ni能使鋼的自腐蝕電位向正方向變化，提高了鋼在酸性環(huán)境下的耐蝕性能。同時(shí)，還可提高海水飛沫環(huán)境、海水浸潰環(huán)境下的耐腐蝕性能。優(yōu)選范圍0.01~0.6%。
[0020]Nb =Nb能夠提高鋼的強(qiáng)度，同時(shí)提高Nb含量增加了鋼在酸性環(huán)境下的耐蝕性能。Nb在表面生成Nb的氧化物，形成一層保護(hù)膜，提高了鋼的耐局部腐蝕性能。優(yōu)選范圍為0.02、.2%。
[0021]Mo =Mo可提高鋼的耐酸性腐蝕性能，同時(shí)，還會(huì)提高海水飛沫環(huán)境、海水浸潰環(huán)境下的耐腐蝕性能。優(yōu)選范圍為0.002、.4%。
[0022]W:ff可提高鋼的耐酸性腐蝕性能，在鋼表面生成一層氧化物保護(hù)膜，增強(qiáng)耐局部腐蝕能力。另外，還能提高海水飛沫環(huán)境、海水浸潰環(huán)境下的耐腐蝕性能。優(yōu)選范圍為
0.Ο1-Ο.5%。
[0023]對(duì)本發(fā)明中涉及的鋼材的制造方法的說(shuō)明:
本發(fā)明中涉及的鋼材通過(guò)轉(zhuǎn)爐、電爐或真空脫氣裝置等通常的方法，調(diào)節(jié)主要的5中元素(C、S1、Mn、P、S)至本發(fā)明范圍內(nèi)，并根據(jù)要求的特性添加其他合金元素進(jìn)行熔煉，然后，將上述鋼材通過(guò)連續(xù)鑄造法等制成鋼坯，之后立即冷卻或在冷卻后再加熱鋼坯并進(jìn)行熱軋。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的耐腐蝕鋼制備工藝簡(jiǎn)單，可在鋼表面生成一層氧化物保護(hù)膜，增強(qiáng)耐局部腐蝕能力，還能提高海水飛沫環(huán)境、海水浸潰環(huán)境下的耐腐蝕性能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是原油船貨輪艙底板腐蝕機(jī)理示意圖。
[0026]圖2是本發(fā)明模擬實(shí)際原油船貨輪艙底板腐蝕環(huán)境的示意圖。
[0027]圖3是試驗(yàn)鋼腐蝕初期原位觀察圖。
[0028]
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0030]實(shí)施例1
在真空感應(yīng)爐中熔煉如表1所示的各種成分組成的鋼，將這些鋼坯再加熱至1200°c
后，在1100°C開(kāi)軋，終軋溫度850°C，制成鋼板。從鋼板上切出尺寸為50mmX40mmX5mm的
矩形腐蝕掛片，放入圖1所示的試驗(yàn)裝置中，恒溫30°C，浸泡72小時(shí)。該試驗(yàn)裝置為恒溫槽
1，燒杯2，燒杯中為PH= 0.85，10%NaCl的腐蝕溶液3，腐蝕掛片4懸掛浸入腐蝕性溶液中。
此試驗(yàn)方法為國(guó)際海事協(xié)會(huì)發(fā)布的《原油船貨油艙替代圖層防腐措施性能標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的
用于評(píng)價(jià)油輪船耐蝕底板耐蝕性能的試驗(yàn)方法。試驗(yàn)結(jié)束后，將試樣取出，計(jì)算各個(gè)樣品的
腐蝕失重量，并計(jì)算平均腐蝕速率，如表2所示。
【權(quán)利要求】
1.一種高Nb原油船貨輪艙底板用耐蝕鋼，其特征在于，該耐蝕鋼的各組分以質(zhì)量百分比計(jì)，含有 Nb:0.04~0.2%、C:0.Ο1-Ο.2%、Μη:0.05~2%，S1:0.05~1%、P:0.01% 以下、S:0.01%以下、Ni:0.Ο1-Ο.6%、Cu:0.05~0.8%, Al:0.1% 以下，Ti:0.015% 以下、Cr:0.2% 以下、Mo:0.002~0.4%及W:0.Ο1-Ο.5%中的一種或兩種，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的高Nb原油船貨輪艙底板用耐蝕鋼，其特征在于，，該耐蝕鋼的各組分以質(zhì)量百分比計(jì)，含有0.06~0.2%、0.05~0.2%、Μη:0.05~2%，S1:0.05~1%、P:0.01%以下、S:0.01% 以下、N1:0.Ο1-Ο.6%、Cu:0.05~0.8%, Al:0.1% 以下，T1:0.015% 以下、Cr:0.2%以下、Mo:0.002~0.4%及W:0.01-0.5%中的一種或兩種，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1或 2所述的的高Nb原油船貨輪艙底板用耐蝕鋼，其特征在于，該耐蝕鋼的組分包含有Cr:0.2%以下。
【文檔編號(hào)】C21D8/02GK103469101SQ201310445711
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】王學(xué)敏, 尚成嘉, 徐翔宇, 田龍 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)