專利名稱：：一種耐Clˉ腐蝕的高強(qiáng)度低合金鋼筋及生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于鋼筋
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種耐cr腐蝕的高強(qiáng)度低合金鋼筋及生產(chǎn)方法，具有優(yōu)良耐Cl—腐蝕性能，其性能指標(biāo)達(dá)到GB1499-2007的要求，適用于海洋環(huán)境條件下、具有耐久性設(shè)計(jì)要求的混凝土結(jié)構(gòu)使用。
背景技術(shù)：
：鋼筋混凝土是一種經(jīng)濟(jì)、方便使用的建筑材料。然而，其腐蝕劣化直接影響著建筑物的耐久性。其中，以Cl—腐蝕破壞最為嚴(yán)重。我國(guó)大陸海岸線長(zhǎng)1.84萬(wàn)公里，大規(guī)模的基礎(chǔ)建設(shè)多集中在沿海地區(qū)，尤其是海洋工程如碼頭、護(hù)坡和防護(hù)堤等由于氯離子引起的鋼筋銹蝕破壞問(wèn)題十分突出。同時(shí)，近年來(lái)沿海地區(qū)逐漸出現(xiàn)河砂匱乏的情況，使用不經(jīng)技術(shù)處理的海砂的現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。國(guó)內(nèi)外的工程經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)表明，海水、海風(fēng)和海霧中的氯離子和不合理的使用海砂，嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性。為此，海洋環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行防護(hù)。根據(jù)耐久性等級(jí)要求，目前海港工程、臨海建筑的防腐措施有以下幾種1、增加保護(hù)層厚度。2、添加鋼筋阻銹劑。3、采用涂層鋼筋，包括使用環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋和熱浸鍍鋅鋼筋。4、對(duì)鋼筋進(jìn)行陰極保護(hù)。5、使用耐腐蝕鋼筋，如不銹鋼鋼筋。上述方法可歸納為兩大類，一是延緩初始腐蝕，即阻礙C1—到達(dá)鋼筋表面，二是延長(zhǎng)鋼筋的活化腐蝕時(shí)間，即初始腐蝕到安全服役壽命終止的時(shí)間。增加保護(hù)層厚度和致密性對(duì)結(jié)構(gòu)承重不利，成本也同樣需要考慮。環(huán)氧涂層和鍍鋅鋼筋在運(yùn)輸過(guò)程中容易破損致使局部腐蝕加劇。而且在高cr濃度條件下，涂層鋼筋容易分層，加速鋼筋腐蝕。現(xiàn)有的不銹鋼鋼筋添加了大量的合金元素Cr、Ni，含鉻量一般不低于12%，高的甚至達(dá)到18%，其材料價(jià)格高昂，不能普遍使用。針對(duì)大量的沿海建設(shè)需求和國(guó)家大力推廣使用400MPa級(jí)高強(qiáng)鋼筋的趨勢(shì)，需要研發(fā)一種耐C1—腐蝕的、成本經(jīng)濟(jì)合理的高強(qiáng)度低合金鋼筋。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種耐cr腐蝕的高強(qiáng)度低合金鋼筋及生產(chǎn)方法，具有優(yōu)良耐cr腐蝕性能、成本經(jīng)濟(jì)合理。其成本低于環(huán)氧涂層鋼筋和不銹鋼鋼筋，耐cr腐蝕性能優(yōu)于碳鋼。不僅如此，其強(qiáng)度和塑性達(dá)到GB1499-2007中400MPa級(jí)鋼筋的性能指標(biāo)要求，焊接性能和機(jī)械連接性能良好。在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可直接使用。本發(fā)明的鋼筋的基本合金成份按重量百分比計(jì)量(Wt%):C:0.080.25、Si:0.351.1、Mn:0.72.0、Cu:0.200.80、Cr:0.301.6、Ni:0.201.0、P:0.050.10、S:<0.OIO，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。根據(jù)鋼筋性能要求可同時(shí)微量添加一種或幾種微合金元索V、Nb、Ti、B等，其總量控制在0.010.5%范圍。本發(fā)明鋼的生產(chǎn)方法是鋼在熱軋中采用細(xì)晶粒鋼生產(chǎn)工藝開(kāi)軋溫度90095(TC，控軋溫度在820°C88(TC，軋后控冷溫度在600°C750°C的溫度范圍，細(xì)化晶粒，所生產(chǎn)鋼筋的力學(xué)性能達(dá)到GB1499-2007中400MPa級(jí)鋼筋的各項(xiàng)指標(biāo)。本發(fā)明所述的上述合金體系以普通碳錳鋼為基礎(chǔ)，煉鋼工藝成熟穩(wěn)定。鋼中S含量小于0.010%，其目的在于減少夾雜物，降低腐蝕源。P含量0.050.10%，其目的在于考慮成本優(yōu)先的情況下，利用Cu-P復(fù)合，提高基體電位，在這種情況下可減少添加其他耐腐蝕合金元素，形成以Cu-P為主的合金系。本發(fā)明所述的合金成分中Cu的添加量不易超過(guò)0.80%，以免增加Cu脆的風(fēng)險(xiǎn)。P的添加量同樣需要限制，上限不超過(guò)0.10，以避免P偏析而降低材料的塑性。耐腐蝕性合金元素Cr、Ni等添加均采用微量控制，Cr元素和Cu元素容易在內(nèi)銹層富集，Ni元素在銹層中均勻分布，有助于提高鋼基體的穩(wěn)定性，提高鋼的自腐蝕電位。而且Cu和Ni復(fù)合作用可以增大銹層的阻抗。添加Ni等可有效控制鋼的局部腐蝕。在添加Cr、Ni的合金體系中應(yīng)降低P的含量，使其控制在0.05X以內(nèi)，減小P偏析帶來(lái)的問(wèn)題。根據(jù)實(shí)際需要，在上述成分體系基礎(chǔ)上還可以添加V、Nb、Ti、B等合金元素，以改善鋼筋的強(qiáng)度和韌性。這些元素可單個(gè)添加或復(fù)合添加，其總量控制在O.010.5%范圍。近年來(lái)的研究表明晶粒細(xì)化不僅可以提高材料強(qiáng)韌性，還可以使腐蝕更均勻、銹層均勻致密。為此，含有上述成分的鋼在軋制過(guò)程中采用了細(xì)晶粒鋼生產(chǎn)工藝控制技術(shù)，可生產(chǎn)出滿足400MPa級(jí)要求的鋼筋，其在C1—環(huán)境中腐蝕性能優(yōu)于碳鋼。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，成本經(jīng)濟(jì)、合理，鋼筋的耐Cl—腐蝕性能明顯優(yōu)于碳鋼。其性能指標(biāo)達(dá)到GB1499-2007中400MPa級(jí)鋼筋的要求，焊接性能和機(jī)械連接性能良好，適用于海洋環(huán)境條件下、具有耐久性設(shè)計(jì)要求的混凝土結(jié)構(gòu)使用。圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中0#對(duì)比鋼和2#、6#、9#試驗(yàn)鋼在不同濃度NaCl溶液中的平均腐蝕速率。具體實(shí)施方式實(shí)施例1表1所述的成分經(jīng)煉鋼、連鑄、熱連軋，軋制工藝采用細(xì)晶粒鋼生產(chǎn)工藝(開(kāi)軋溫度900950。C，控軋溫度在85(TC士30。C，軋后控冷溫度不低于600°C)，軋制成(M6mm的螺紋鋼筋，其力學(xué)性能見(jiàn)表2。為了測(cè)試本發(fā)明所述鋼筋的耐Cl—腐蝕性能，以普通碳鋼作為對(duì)比鋼種，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)表l<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2:試驗(yàn)鋼力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>參照TB/T2375-93鐵路用耐候鋼周期浸潤(rùn)腐蝕試驗(yàn)方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)溶液濃度、PH值和加速腐蝕時(shí)間進(jìn)行設(shè)定。試驗(yàn)條件如下試驗(yàn)溶液NaCl溶液+飽和Ca(OH)2溶液中NaCl濃度分別為1.5%、1.75%、2.5%、3.5%補(bǔ)給溶液試驗(yàn)溫度45±2°C相對(duì)濕度70±5%RH周浸輪轉(zhuǎn)速1圈/60分種試驗(yàn)時(shí)間72h加速腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3、表4和圖1。表3:試驗(yàn)鋼平均腐蝕速率<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表4:試驗(yàn)鋼相對(duì)腐蝕速率<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>如表4的數(shù)據(jù)所述，試驗(yàn)鋼的相對(duì)腐蝕速率均小于碳鋼。在溶液中NaCl濃度為3.5%時(shí)，8#試驗(yàn)鋼的相對(duì)腐蝕速率是碳鋼的24.5%。實(shí)施例2采用表5所述成分，經(jīng)煉鋼、連鑄、熱連軋，軋制工藝采用細(xì)晶粒鋼生產(chǎn)工藝(開(kāi)軋溫度90095(TC，控軋溫度在850°C±30°C，軋后控冷溫度在600°C75(TC范圍內(nèi)，軋制成小20mm的螺紋鋼筋，其力學(xué)性能見(jiàn)表6。采用實(shí)施例1中的試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)試試驗(yàn)鋼的耐CI—腐蝕性能，試驗(yàn)鋼和對(duì)比鋼的平均腐蝕率見(jiàn)表7。表5:試驗(yàn)鋼成份<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>[O(HO]表6:軋制成小20mm螺紋鋼筋的力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表7:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>如表7的數(shù)據(jù)所述，在溶液中NaCl濃度為2.5%時(shí)，試驗(yàn)鋼的耐Cl—腐蝕性能優(yōu)于碳鋼，相對(duì)腐蝕速率是碳鋼的59%。對(duì)實(shí)施例1和實(shí)施例2中的鋼筋進(jìn)行焊接型式檢驗(yàn)，焊后進(jìn)行拉伸，全部斷在母材，表明本發(fā)明所涉及的耐Cl—腐蝕高強(qiáng)度低合金鋼筋焊接性能良好。對(duì)實(shí)施例1和實(shí)施例2中的鋼筋進(jìn)行機(jī)械連接試驗(yàn)，未見(jiàn)異?，F(xiàn)象，說(shuō)明本發(fā)明所涉及的耐CI—腐蝕高強(qiáng)度低合金鋼筋對(duì)現(xiàn)有的滾軋剝肋直螺紋接頭加工形式具有良好的適應(yīng)性。權(quán)利要求一種耐Cl-腐蝕的高強(qiáng)度低合金鋼筋，其特征在于，基本合金成分按重量百分比計(jì)量為C0.08～0.25、Si0.35～1.1、Mn0.7～2.0、Cu0.20～0.80、Cr0.30～1.6、Ni0.20～1.0、P0.05～0.10、S≤0.010，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素；或者，同時(shí)另加微合金元素V、Nb、Ti、B中的微量添加一種或幾種；微合金元素總量控制在0.01～0.5％范圍。2.—種生產(chǎn)權(quán)利要求1所述鋼筋的方法，其特征在于，采用的成分為C:0.080.25、Si:0.351.1、Mn:0.72.0、Cu:0.200.80、Cr:0.301.6、Ni:0.201.0、P:0.050.10、S:《0.010，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素；或者，同時(shí)另加微合金元素V、Nb、Ti、B中的微量添加一種或幾種；微合金元素總量控制在0.010.5%范圍；鋼在熱軋中采用細(xì)晶粒鋼生產(chǎn)工藝開(kāi)軋溫度900950°C，控軋溫度在820°C880°C，軋后控冷溫度在600°C750°C范圍，細(xì)化晶粒，所生產(chǎn)鋼筋的力學(xué)性能達(dá)到GB1499-2007中400MPa級(jí)鋼筋的各項(xiàng)指標(biāo)。全文摘要一種耐Cl-腐蝕的高強(qiáng)度低合金鋼筋及生產(chǎn)方法，屬于鋼筋
技術(shù)領(lǐng)域：
?；竞辖痼w系中合金元素重量百分含量為C0.08％～0.25％、Si0.35％～1.1％、Mn0.7％～2.0％、P0.05％～0.10％，S0.010％，Cr0.30％～1.60％、Cu0.2％～0.80％，Ni0.2％～1.0％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素，根據(jù)鋼筋性能要求可同時(shí)微量添加一種或幾種微合金元素V、Nb、Ti、B等，其總量控制在0.01～0.5％范圍。優(yōu)點(diǎn)在于，成本經(jīng)濟(jì)、合理，鋼筋的耐Cl-腐蝕性能明顯優(yōu)于碳鋼。其性能指標(biāo)達(dá)到GB1499-2007中400MPa級(jí)鋼筋的要求，焊接性能和機(jī)械連接性能良好，適用于海洋環(huán)境條件下、具有耐久性設(shè)計(jì)要求的混凝土結(jié)構(gòu)使用。文檔編號(hào)C22C38/42GK101709434SQ200910243828公開(kāi)日2010年5月19日申請(qǐng)日期2009年12月23日優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日發(fā)明者楊忠民,王向東,王慧敏,陳小平,陳穎申請(qǐng)人:鋼鐵研究總院