本發(fā)明屬于橋梁結(jié)構(gòu)連接用鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種10.9級(jí)免涂裝橋梁結(jié)構(gòu)用耐海洋大氣腐蝕高強(qiáng)螺栓鋼及制造方法，適用于螺栓規(guī)格m16-30mm耐候高強(qiáng)螺栓的加工制造。

背景技術(shù)：

鋼結(jié)構(gòu)由于具有強(qiáng)度高、自重輕、基礎(chǔ)造價(jià)低、施工周期短、能解決大空間的復(fù)雜問(wèn)題以及抗震性較好等一系列優(yōu)點(diǎn)，在政府的鼓勵(lì)政策下，橋梁鋼結(jié)構(gòu)迅速發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)在各種大氣環(huán)境下使用，產(chǎn)生腐蝕是一種自然現(xiàn)象。國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)橋梁全部采用涂裝方法防腐，連接使用的高強(qiáng)螺栓與橋梁整體涂裝。但是表面噴涂等方法需要每3～5年防腐蝕涂裝維護(hù)和每10～15年一次重新防腐涂裝，并且涂裝過(guò)程造成健康危害和環(huán)境污染、涂鍍成本較高等問(wèn)題。橋梁結(jié)構(gòu)使用的板材和型鋼的連接方式之一是螺栓聯(lián)接，起聯(lián)接作用的高強(qiáng)螺栓同樣面臨著腐蝕性能方面的問(wèn)題。

國(guó)外橋梁解決這一問(wèn)題采用免涂裝耐候鋼，可減少工廠涂裝工序和現(xiàn)場(chǎng)涂裝工序，顯著提高建造效率以及減少初期費(fèi)用、降低全壽命周期成本，最顯著的優(yōu)勢(shì)是大幅度降低由內(nèi)部氫脆發(fā)生的幾率等顯著優(yōu)勢(shì)。耐候鋼的研制起源于歐美國(guó)家，美國(guó)的u.s.steel公司首先研制成功了耐腐蝕、高抗拉強(qiáng)度的含cu低合金鋼corten鋼，并在60年代不涂漆直接應(yīng)用于建筑和橋梁。1964年，美國(guó)新澤西建設(shè)第一座免涂裝耐候橋(uws)，密歇根和愛(ài)荷華幾乎同時(shí)建造類似鋼橋，在1985年，建造第2000座免涂裝大橋。日本1967年建成第一座免涂裝大橋，截止到2005年，耐候橋占總數(shù)的20％。加拿大新建橋梁90％采用了耐候鋼。鋼結(jié)構(gòu)橋梁連接方式之一是螺栓連接，如果橋梁板鋼采用耐候鋼，與之配套的螺栓連接副等都應(yīng)采用同等耐候性能的產(chǎn)品，否則與鍍鋅螺栓連接副或腐蝕電位不匹配耐候產(chǎn)品形成原電池加速腐蝕。因此，開(kāi)發(fā)免涂裝高強(qiáng)螺栓使用的耐候鋼迫在眉睫。

根據(jù)我國(guó)環(huán)境氣候特點(diǎn)，大氣腐蝕分為鄉(xiāng)村大氣、工業(yè)大氣和海洋大氣環(huán)境等。其中海洋大氣環(huán)境最為惡劣，對(duì)鋼材的耐候性能要求更高、更為苛刻。國(guó)內(nèi)10.9級(jí)耐候螺栓用鋼產(chǎn)品開(kāi)發(fā)相對(duì)較少，本項(xiàng)目組已申請(qǐng)“免涂裝鋼結(jié)構(gòu)用耐工業(yè)大氣腐蝕高強(qiáng)螺栓鋼及其制造方法”和“免涂裝橋梁結(jié)構(gòu)用耐工業(yè)大氣腐蝕高強(qiáng)螺栓鋼及其制造方法”2項(xiàng)專利申請(qǐng)，其中專利“免涂裝鋼結(jié)構(gòu)用耐工業(yè)大氣腐蝕高強(qiáng)螺栓鋼及其制造方法”中元素p(0.025-0.12％)、cr(0％)、si(0.01-2.0％)、al(0.02-0.10％)與本專利耐海洋環(huán)境耐低溫螺栓鋼有較大的差別；專利“免涂裝橋梁結(jié)構(gòu)用耐工業(yè)大氣腐蝕高強(qiáng)螺栓鋼及其制造方法”中元素cr0.001-0.34％與本專利有較大差別，專利都在申報(bào)過(guò)程中。

本發(fā)明開(kāi)發(fā)免涂裝橋梁結(jié)構(gòu)用耐海洋大氣耐低溫性能要求的10.9級(jí)高強(qiáng)螺栓鋼屬于新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。在未來(lái)市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)能力具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的、重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種10.9級(jí)免涂裝橋梁結(jié)構(gòu)用耐海洋大氣高強(qiáng)螺栓鋼及制造方法，解決了普通10.9級(jí)高強(qiáng)螺栓不耐大氣環(huán)境腐蝕，但是表面噴涂需要每3～5年防腐蝕涂裝維護(hù)和每10～15年一次重新防腐涂裝，并且涂裝過(guò)程造成健康危害和環(huán)境污染、涂鍍成本較高等問(wèn)題。

本發(fā)明的10.9級(jí)免涂裝橋梁結(jié)構(gòu)用耐海洋大氣高強(qiáng)螺栓鋼組分的重量百分?jǐn)?shù)為：c0.16-0.45％，si0.01-2.2％，mn0.3-2.5％，p0.001-0.024％，s0.002-0.025％，b0.0005-0.0100％，ti0.01-0.50％，v0.01-0.20％，al0.001-0.15％，cr0.35-3.2％，cu0.2-0.6％，ni0.2-2.5％，余量為fe和微量雜質(zhì)；

所述高強(qiáng)耐候螺栓鋼根據(jù)化學(xué)成分預(yù)測(cè)公式計(jì)算的耐腐蝕指數(shù)i≥6.3，其中：i＝26.01(％cu)+3.88(％ni)+1.20(％cr)+1.49(％si)+17.28(％p)-7.29(％cu)(％ni)-9.10(％ni)(％p)-33.39(％cu)²；

高強(qiáng)螺栓用熱軋材生產(chǎn)過(guò)程中，軋制規(guī)格范圍為

本發(fā)明的制造方法的工藝步驟及在工藝中控制的技術(shù)如下：

(1)采用高線直接軋制盤(pán)條或棒材軋制直條生產(chǎn)。

(2)螺栓加工廠打制成螺栓后，調(diào)質(zhì)熱處理工藝制度：840-920℃油淬火+380-625℃回火。獲得螺栓最佳的強(qiáng)度韌性匹配。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，該10.9級(jí)高強(qiáng)螺栓用于免涂裝橋梁結(jié)構(gòu)板材、型材配套連接使用，具有優(yōu)異的耐海洋大氣腐蝕和耐低溫性能。

附圖說(shuō)明

圖1為發(fā)明中成分b耐候螺栓用鋼經(jīng)2％nacl溶液周浸24-96h后宏觀形貌圖。

圖2為成分b和g耐海洋大氣螺栓鋼和普通螺栓對(duì)比鋼2經(jīng)2％nacl溶液周浸24-96h后的腐蝕失重曲線圖，表明耐候螺栓用鋼相同腐蝕時(shí)間內(nèi)，具有較低的腐蝕失重量。

圖3為耐海洋大氣腐蝕螺栓和普通螺栓用鋼耐cl^-1腐蝕環(huán)境腐蝕交流阻抗譜nyquist圖，圖中表明耐候螺栓用鋼具有優(yōu)良的耐海洋腐蝕性能。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明采用200mm²連鑄坯軋制生產(chǎn)φ16、24和30mm直條得到應(yīng)用，經(jīng)下游螺栓加工廠打制螺栓后調(diào)質(zhì)處理獲得優(yōu)異的性能。

1、具體實(shí)施例中設(shè)計(jì)鋼種化學(xué)成分和耐蝕指數(shù)i見(jiàn)表1；

2、采用高線軋制高強(qiáng)螺栓用熱軋材，軋制規(guī)格為

3、螺栓加工廠打制成螺栓后，調(diào)質(zhì)熱處理工藝制度：880-920℃油淬火+380-625℃回火。軋材熱處理制度優(yōu)化控制后獲得的力學(xué)性能和腐蝕率見(jiàn)表2，經(jīng)用戶螺栓廠加工成m16-30規(guī)格螺栓后，調(diào)質(zhì)處理后性能見(jiàn)表3。

表1具體實(shí)施例中鋼種化學(xué)成分及耐蝕指數(shù)i

耐蝕指數(shù)：

i＝26.01(％cu)+3.88(％ni)+1.20(％cr)+1.49(％si)+17.28(％p)-7.29(％cu)(％ni)-9.10(％ni)(％p)-33.39(％cu)²；

表2耐海洋大氣高強(qiáng)螺栓用鋼調(diào)質(zhì)處理后力學(xué)性能及腐蝕率

表310.9級(jí)耐工業(yè)大氣m16-30mm規(guī)格高強(qiáng)螺栓力學(xué)性能