一种原油船货油舱内底板用耐腐蚀钢板及其生产方法
【专利摘要】本发明涉及一种原油船货油舱内底板用耐腐蚀钢板及其生产方法，化学成分按质量百分比为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％，其余为铁和不可避免的杂质。通过板坯加热→除鳞→控轧→控冷→空冷的工艺及参数控制制造而成。本发明在高酸性、高Cl?浓度原油腐蚀环境中具有优良的抗局部腐蚀及抗均匀腐蚀能力，无需涂层保护，降低船舶涂装和运营维护成本，有效延长使用寿命。
【专利说明】
一种原油船货油舱内底板用耐腐蚀钢板及其生产方法
技术领域
[0001] 本发明涉及金属材料领域，特别涉及一种原油船货油舱内底板用耐腐蚀钢板及其 生产方法
【背景技术】
[0002] 由于原油成分的多样性和含有多种酸性腐蚀介质，以及造船工艺的复杂性和油船 航线中的各种海况，装载原油的货油舱往往腐蚀严重，由于货油舱上甲板和内底板腐蚀环 境的差异，上甲板以均匀腐蚀为主，内底板主要是局部点状腐蚀。传统抑制腐蚀的方法是使 用防腐涂层使钢材与腐蚀环境隔离，但由于货油舱的涂布面积庞大，且涂层5-10年就需重 新涂布一次，需耗费大量的施工成本，延长工期，且施工环境恶劣，难以保证涂装质量。为 此，日本提出了货油舱腐蚀防护的另一条途径，即应用耐腐蚀性良好的免涂装新型船板，以 降低货油舱的建造、维护周期和成本，并大幅提高货油舱的使用安全性。2010年，国际海事 组织将油船货油舱用耐腐蚀高强船板纳入强制规范，于2013年1月1日正式实施，使用耐腐 蚀船板将成为原油储运材料应用发展的方向。
[0003] 专利文献CN 100562600C公开了一种耐腐蚀性优异的船舶用钢材，需选择添加Mg、 1^、06、恥、5111、(：〇、21、1^、51、81、16、83、13等合金元素 ；专利文献0~ 1022649378公开了一种 原油轮用耐腐蚀钢材，需选择添加W、REM、Y、Co、Zr等合金元素；专利文献CN 103290186B公 开了一种原油油船货油舱内底板用耐蚀钢板的制造方法及钢板，需选择添加W、Ce、Y、Zr、 Hf、Sr等合金元素。上述专利虽然能改善货油舱下底板用船板钢的耐腐蚀性能，但需添加多 种非常规合金元素，影响耐蚀性的元素之间相互作用，关系复杂，冶炼难度大且合金成本 高，如:稀土、Mg的收得率难以控制，加入工艺和设备满足不了高度自动化、连续化要求;Bi 在冶炼过程中，绝大部分以蒸汽逸出，且易偏析于晶间，在晶间浓度甚至可为合金整体浓度 的8100倍，恶化钢的韧性;W、Co为稀有贵金属，增加合金成本。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种原油船货油舱内底板用耐腐蚀钢板及其生产方法，通 过简化耐腐蚀合金元素的添加，控制乳制条件，得到低成本的耐腐蚀性能良好的钢板。
[0005] 为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] -种原油船货油舱内底板用耐腐蚀钢板的化学成分组成按质量百分比为计包括： 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%，其余为铁和不可避免的杂质。
[0007] 优选的，所述原油船货油舱内底板用耐腐蚀钢板中按质量百分比计，Sn+Sb+As < 0.2 %，0.50 % < Ni+Cu+Mo+Sn+Sb+As+Ca < 0.90 %。
[0008] 本发明中各化学成分的主要作用如下：
[0009]碳(C):碳是钢中最经济、最基本的强化元素，是易偏析和碳化物形成元素，碳含量 >0.14%时，Mn、P偏析加剧，珠光体含量增加，使钢的耐腐蚀性能变差，但碳含量<0.02% 时，钢板的强度偏低，且屈强比增高，因此，本发明选择的碳含量为0.02-0.14%。
[0010]硅(Si):必不可少的脱氧元素，有固溶强化作用，含量过高时，对韧性和焊接性不 利，因此，本发明选择的Si含量为0.15-0.45%。
[0011] 锰(Mn):固溶强化元素，易生成MnS夹杂，且MnS夹杂的塑性随着Mn浓度增大而增 加，而MnS夹杂是引起点蚀的主要原因之一；易偏析，可促进珠光体的形成，对耐腐蚀性能不 利。为提高耐蚀性，应采用低Mn含量，但Mn含量过低时，需添加大量其他合金元素来弥补强 度损失，不利于成本控制，因此，Mn含量为0.90-1.60%。
[0012] 磷(P):是钢中不可避免的杂质元素，促进中心偏析，生成P偏析的铁素体-珠光体 带状组织，使耐蚀性能变差，因此，P含量为< 0.020 %。
[0013]硫⑶：是钢中不可避免的杂质元素，易形成MnS夹杂，使耐点蚀性能变差，因此S含 量为 <0.010%。
[0014]铌(Nb):对晶粒细化作用十分明显，有中等程度的沉淀强化。含量过高时，会使钢 的再结晶温度升高，不利于原奥晶粒的细化，因此，本发明选择的Nb含量为0.010-0.030%。 [0015]钛(Ti):强固N元素，与Nb共同作用时，有助于提高Nb在奥氏体中的固溶度，复合析 出提高(TiNb)(CN)热稳定性，可有效阻碍板坯再加热时奥氏体晶粒长大，同时对改善焊接 热影响区的冲击韧性有明显作用。添加过量时，形成TiC较多，TiN粒子粗大，降低了钢的淬 透性、强度和疲劳强度，降低钢在奥氏体区的高温塑性，使铸坯或乳材出现裂纹。因此，本发 明选择的Ti含量为0.010-0.020%。
[0016] 镍(Ni):固溶强化元素，改善Cu在钢中引起的热脆性，且对韧性有益，可提高钢的 耐蚀性，含量过高，使合金成本增加。因此，本发明选择的Ni含量为0.01 -0.70 %。
[0017] 铜(Cu):在锈层中富集，尤其是点蚀部位，阻碍氯离子侵入钢板表面，还可以抵消 钢中S的作用，与S结合形成难溶的硫化物，减弱S对钢耐腐蚀性的损害。添加过量会使钢的 焊接性变差，在高温下降低了熔融晶界强度而容易在热乳时产生裂纹。因此，本发明选择的 Cu 含量为 0.01-0.70 %。
[0018]钼(Mo):能从钢中脱溶出来形成M〇042-，抑制氯化物离子侵入钢板表面，提高钢的 自腐蚀电位，促进Cu在锈层中富集，提高腐蚀均匀性，抑制局部腐蚀形成穿孔。含量过高时， 合金成本增加，且使钢的组织过分细化，由于整体表面反应自由能降低，反而会使钢的耐局 部腐蚀性能降低。因此，本发明选择的Mo含量为0.001 -0.15%。
[0019] 铝(A1):是钢脱氧的必要元素，过量添加可降低钢的纯度和韧性，且使钢水的可浇 性下降，影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。因此，本发明选择的全铝含量为 0.010-0.060%。
[0020] 锡(Sn):促进含Cu、Ni锈层的致密化，增强锈层与基体的结合力，抑制腐蚀的进行。 含量2 0.001 %时即可得到以上效果，超过0.15 %时，钢的热加工性和韧性降低，因此，本发 明选择的Sn含量为0.01-0.15%。
[0021] 锑(Sb):作用跟Sn相同，本发明选择的Sb含量为0.01 -0.15 %。
[0022] 砷(As):作用跟Sn相同，本发明选择的As含量为0.01-0.15%。
[0023]钙(Ca):改善夹杂物的形态和分布，通过水解反应可生成微区的弱碱性环境，有利 于保护性氧化物a-FeOOH的生成，可极大提高钢的耐腐蚀性能。本发明选择的Ca含量为 0.0001-0.01%。
[0024]氮(N):可提高强度，但显著降低塑韧性、可焊性和冷弯性能，增加时效倾向，因此N 含量为<〇.〇〇5%。
[0025] Sn、Sb、As在钢中的作用相同，为保证钢板的热加工性和韧性，应控制总添加量< 0.2%〇
[0026] 为使钢板的耐腐蚀性能满足标准要求，又不造成合金的过渡添加，控制合金成本， 添加的提高耐腐蚀性能元素Ni、Cu、Mo、Sn、Sb、As、Ca总量应为0.50-0.90 %。
[0027] 本发明提供的原油船货油舱内底板用耐腐蚀钢板的生产方法，生产工艺包括:高 炉炼铁-铁水预处理-转炉炼钢-精炼-真空脱气-连铸-板坯加热-除鳞-控乳-控 冷-空冷。其中，热乳加热温度为1100-1200°C，使合金元素充分溶解，采用两阶段控制乳 制，粗乳阶段使奥氏体晶粒充分再结晶，精乳阶段使奥氏体晶粒累计足够的变形量，根据用 户对钢板厚度、力学性能的需求选择不同的终乳温度、冷却速率和终冷温度，终乳温度为 780-900°C，终冷温度为400-700°C，冷却速率为2-15°C/s，乳制后耐腐蚀钢板的厚度为8-50mm 〇
[0028] 与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
[0029] (1)化学成分组成均为钢中常规添加元素，合金收得率稳定，冶炼难度小，合金成 本低；
[0030] (2)乳制工艺窗口较宽，制造出的钢板性能稳定，力学性能满足各船级社规范中 ra32、ni36、FH40 的要求；
[0031] (3)按頂0MSC. 289(87)标准规定的模拟货油舱内底板腐蚀环境加速腐蚀实验方法 对钢板耐腐蚀性能进行评价，年平均腐蚀速率〈〇. 50mm/年，可免涂装用于货油舱内底板，节 约大量的涂装和运营维护成本。
【具体实施方式】
[0032]以下结合优选实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
[0033]经高炉炼铁-铁水预处理-转炉炼钢-精炼-真空脱气-连铸生产的货油舱内 底板用耐腐蚀钢连铸坯与常规船板钢连铸坯，经加热-除鳞-控乳-控冷-空冷，其中主 要乳制工艺参数见表1，制成8-50_厚的宽厚板，得到的6个编号发明钢(实施例1~6)与3个 编号常规船板钢(对比例1~3)，具体成分见表2,按中国船级社《材料与焊接规范》对钢板力 学性能进行检验，结果见表3,按IMO MSC.289(87)标准进行耐腐蚀性能检验，结果见表4。
[0034]表1本发明实施例与对比例的主要乳制工艺参数
[0037]表2本发明实施例与对比例的化学成分(wt % )
[0039] 表3本发明实施例与对比例的力学性能
[0041 ]表4本发明实施例与对比例的年平均腐蚀速率与点蚀情况
[0043]尽管本发明的实施方案已公开如上，但对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实 现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于 特定的细节。
【主权项】
1. 一种原油船货油舱内底板用耐腐蚀钢板，其特征在于，钢板的化学成分组成按质量 百分比为计包括：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%，其余为铁和不可避免的杂质。2. 根据权利要求1所述的原油船货油舱内底板用耐腐蚀钢板，其特征在于，按质量百分 比计，Sn+Sb+As <0·2%，0·50%< Ni+Cu+Mo+Sn+Sb+As+Ca < 0 · 90 %。3. -种原油船货油舱内底板用耐腐蚀钢板的生产方法，其特征在于，生产工艺包括:高 炉炼铁-铁水预处理-转炉炼钢-精炼-真空脱气-连铸-板坯加热-除鳞-控乳-控 冷-空冷;其中，热乳加热温度为1100-1200°C，终乳温度为780-900°C，终冷温度为400-700 °C，冷却速率为2-15°C/s;乳制后耐腐蚀钢板的厚度为8-50mm。
【文档编号】C22C38/02GK105821314SQ201610264654
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】陆春洁, 曲锦波, 杨汉, 张娟
【申请人】江苏省沙钢钢铁研究院有限公司