本發(fā)明涉及新材料制備
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種適用于海洋動(dòng)態(tài)應(yīng)力環(huán)境，在較重氯離子介質(zhì)腐蝕環(huán)境空氣和液態(tài)作業(yè)的海洋工程用耐應(yīng)力腐蝕雙相鋼不銹鋼絲繩。
背景技術(shù)：
：隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，不銹鋼絲繩的應(yīng)用從陸地向海洋轉(zhuǎn)移，比如深海探測(cè)和鉆研，深海礦石的開采，鉆臺(tái)的阻截圍網(wǎng)等。海洋環(huán)境比陸地有更為苛刻的腐蝕介質(zhì)，使在陸地應(yīng)用材料不適用于海洋環(huán)境，高濃度的氯離子含量和高的壓力環(huán)境，需要耐應(yīng)力腐蝕高強(qiáng)度鋼絲繩，這就要求在此類環(huán)境中需要超級(jí)雙相鋼制備的鋼絲繩。目前的304，316，316l不銹鋼絲繩耐應(yīng)力腐蝕能力不足，抗疲勞壽命差，而目前應(yīng)用的超級(jí)雙相不銹鋼2507的點(diǎn)耐指數(shù)(pren＝46.8)滿足指數(shù)40要求，2507雙相鋼是鐵素體與奧氏體各占50％比例的組織狀態(tài)，具有熱和冷加工性，易于產(chǎn)品加工和節(jié)約貴金屬鎳元素，適用一般的海洋生產(chǎn)條件；然而，針對(duì)海洋用鋼絲繩還必須滿足高強(qiáng)度，耐磨損和高疲勞性能，以及小尺寸直徑的工藝性能。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是，針對(duì)現(xiàn)在的海洋環(huán)境用耐應(yīng)力腐蝕雙相不銹鋼絲繩產(chǎn)品的應(yīng)用需求，提出一種海洋工程用耐應(yīng)力腐蝕雙相鋼不銹鋼絲繩及其制備方法，所述的鋼絲繩具有優(yōu)異的耐應(yīng)力強(qiáng)度和耐腐蝕性，滿足海洋深水區(qū)高壓力和高濃度鹽含量的升降作業(yè)。為達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明的一種海洋工程用耐應(yīng)力腐蝕雙相鋼不銹鋼絲繩，其原料鋼按重量百分比由25％-28％的元素鉻(cr)，6％-9％的元素鎳(ni)，3％-5％的元素鉬(mo)以及鐵為基礎(chǔ)組成，以不小于0.3％的氮(n)元素進(jìn)行微合金化處理，鋼中加入含量不大于0.5％的硼(b)、鈦(ti)、鋁(al)、釩(v)、鈮(nb)中的任何一種或幾種微量元素。優(yōu)選的，其中的元素磷(p)的含量不大于0.02％；硫(s)的含量不大于0.01％。本發(fā)明還提出一種制備上述的海洋工程用耐應(yīng)力腐蝕雙相鋼不銹鋼絲繩的制備方法，其包括步驟：(s1)電渣重熔：用三渣系(50％-70％)caf+(20％-40％)al2o3+(5％-10％)cao配備的渣料，進(jìn)行電渣重熔得到細(xì)晶和純凈組織；(s2)采用鍛壓比大于4進(jìn)行開坯；(s3)熱軋盤元，盤元進(jìn)行高溫固溶處理，加熱溫度為1180℃-1250℃；保溫2小時(shí)，通過液氮深冷處理；(s4)鋼絲拉拔，拉拔后的鋼絲進(jìn)入繞繩制備，預(yù)留3％的預(yù)變形，用高頻加熱400℃-500℃區(qū)間進(jìn)行穩(wěn)定化處理。(s5)繩成形后通過低溫退火(450℃-520℃)去繩應(yīng)力，提升鋼繩的整體通條性。優(yōu)選的，在步驟s1中，還包括加入不大于0.01％的稀土為終脫氧劑。本發(fā)明的一種海洋工程用耐應(yīng)力腐蝕雙相鋼不銹鋼絲繩，原料采用氮微合金化雙相鋼，所制得的鋼絲繩具有優(yōu)異的耐應(yīng)力強(qiáng)度和耐腐蝕性，加工性能好，具備小尺寸直徑的工藝性能，滿足海洋深水區(qū)高壓力和高濃度鹽含量的升降作業(yè)。附圖說明無。具體實(shí)施方式鋼絲繩屬于高疲勞耐磨柔韌性產(chǎn)品，基體組織處于纖維狀態(tài)，在往復(fù)受力和與滑輪接觸應(yīng)用于海洋高氯離子腐蝕環(huán)境時(shí)，必須要具有較高的耐疲勞壽命和耐磨損性，所以較細(xì)的晶粒度和純凈的組織是必要的條件，超級(jí)雙相鋼2507雖有點(diǎn)蝕指數(shù)大于40，基本滿足在海洋不同環(huán)境條件下的應(yīng)用，然而，針對(duì)海洋用鋼絲繩還必須滿足高強(qiáng)度、耐磨損和高疲勞性能，以及小尺寸直徑的工藝性能。于是，從材料的原料設(shè)計(jì)開始，高強(qiáng)度和高韌性(及所謂的雙高特性)必須首先考慮到，超級(jí)雙相鋼一般是通過降低碳而增加氮獲得高的耐蝕性，可氮原子和碳原子具有相同的特性，屬間隙元素，存在于晶粒內(nèi)起強(qiáng)化作用，使綜合韌性下降，為此，氮的微合金化處理就顯得重要；另外，為獲得細(xì)晶和純凈組織設(shè)計(jì)的方案，也必須對(duì)有害元素進(jìn)行控制，結(jié)合大比例的纖維組織深加工，多級(jí)熱處理等技術(shù)，從而給出最佳的設(shè)計(jì)方案。根據(jù)上述的發(fā)明原理，本發(fā)明的一種海洋工程用耐應(yīng)力腐蝕雙相鋼不銹鋼絲繩，其原料鋼按重量百分比由25％-28％的元素鉻(cr)，6％-9％的元素鎳(ni)；3％-5％的元素鉬(mo)以及鐵為基礎(chǔ)組成，以不小于0.3％的氮(n)元素進(jìn)行微合金化處理，鋼中加入含量不大于0.5％的硼(b)、鈦(ti)、鋁(al)、釩(v)、鈮(nb)中的任何一種或幾種微量元素；另外，在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，鋼中元素磷(p)的含量不大于0.02％；硫(s)的含量不大于0.01％。本發(fā)明的制備上述的海洋工程用耐應(yīng)力腐蝕雙相鋼不銹鋼絲繩的制備方法具體為：(s1)電渣重熔：用三渣系(50％-70％)caf+(20％-40％)al2o3+(5％-10％)cao配備的渣料，進(jìn)行電渣重熔得到細(xì)晶和純凈組織；(s2)采用鍛壓比大于4進(jìn)行開坯，以獲得高的塑韌性能；(s3)熱軋盤元，在鋼絲生產(chǎn)中，盤元須進(jìn)行高溫固溶(加熱溫度1180℃-1250℃)處理，保溫2小時(shí)，通過液氮深冷處理；(s4)鋼絲拉拔，拉拔后的鋼絲進(jìn)入繞繩制備，預(yù)留3％的預(yù)變形，用高頻加熱400℃-500℃區(qū)間進(jìn)行穩(wěn)定化處理。(s5)繩成形后通過低溫退火(450℃-520℃)去繩應(yīng)力，提升鋼繩的整體通條性。優(yōu)選的，在步驟s1中，還包括加入不大于0.01％的稀土為終脫氧劑。具體實(shí)施例：實(shí)施例一：將合金以氮進(jìn)行微合金化，加入硼，銅，按照上述的步驟進(jìn)行電渣重熔，鋼中的元素設(shè)計(jì)含量及實(shí)測(cè)含量見下表1：表1：鋼的化學(xué)成分將制得的盤元拉拔成0.25mm的鋼絲,制成結(jié)構(gòu)為1×3鋼絲繩,進(jìn)行應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果如下表2(與316l比較)：表2實(shí)施例二：將合金以氮進(jìn)行微合金化，加入硼,銅,釩，按照上述的步驟進(jìn)行電渣重熔，鋼中的元素設(shè)計(jì)含量及實(shí)測(cè)含量見下表3：表3鋼的化學(xué)成分將制得的盤元拉拔成0.25mm的鋼絲，制成結(jié)構(gòu)為1×7鋼絲繩,進(jìn)行應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果如下表4(與316l比較)：表4實(shí)施例三：將合金以氮進(jìn)行微合金化,加入硼,銅,鋁，按照上述的步驟進(jìn)行電渣重熔，鋼中的元素設(shè)計(jì)含量及實(shí)測(cè)含量見下表5：表5鋼的化學(xué)成分將制得的盤元拉拔成0.25mm的鋼絲，制成結(jié)構(gòu)為3×7鋼絲繩,進(jìn)行應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果如下表6(與316l比較)：表6本發(fā)明的一種海洋工程用耐應(yīng)力腐蝕雙相鋼不銹鋼絲繩，以下表7的新鋼種為例，對(duì)其耐蝕性、鋼絲繩的機(jī)械性能(見表8)、耐疲勞性能(見表9)檢測(cè)對(duì)比如下：表7鋼的化學(xué)成分設(shè)計(jì)鋼種csimnpscrnimoncubce25070.030.41.50.040.0325630.2新鋼0.010.080.50.020.01256.540.30.50.0030.010實(shí)測(cè)0.0070.040.410.00980.00525.36.784.20.320.480.00180.012507點(diǎn)蝕指數(shù)pren＝46.8，而改進(jìn)新鋼種點(diǎn)蝕指數(shù)pren＝46.8表8：鋼絲繩機(jī)械性能鋼種結(jié)構(gòu)規(guī)格最小破斷拉力/kn316l6×7+1ws2.4mm4.2525076×7+1ws2.4mm6.85新鋼6×7+1ws2.4mm6.65如上表8所示，新鋼種與超級(jí)雙相鋼鋼絲繩的拉斷力相差不大，同具有高強(qiáng)度性能。表9：耐疲勞性能鋼種鋼絲繩結(jié)構(gòu)公稱直徑施加張力疲勞次數(shù)試后破斷拉力316l6×7+1ws2.440n70000≥2.45kn25076×7+1ws2.440n70000斷絲新鋼6×7+1ws2.440n70000≥5.25kn如上表9所示，本發(fā)明的氮微合金化雙相鋼不銹鋼絲繩具有高強(qiáng)度和高耐疲勞性。本發(fā)明的一種海洋工程用耐應(yīng)力腐蝕雙相鋼不銹鋼絲繩，原料采用氮微合金化雙相鋼，所制得的鋼絲繩具有優(yōu)異的耐應(yīng)力強(qiáng)度和耐腐蝕性，加工性能好，具備小尺寸直徑的工藝性能，滿足海洋深水區(qū)高壓力和高濃度鹽含量的升降作業(yè)。本發(fā)明并不局限于所述的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神即公開范圍內(nèi)，仍可作一些修正或改變，故本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍以權(quán)利要求書限定的范圍為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁12