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      適于高溫多濕環(huán)境的耐海水腐蝕鋼及其制造方法

      文檔序號(hào):3392730閱讀:535來(lái)源:國(guó)知局
      專(zhuān)利名稱(chēng):適于高溫多濕環(huán)境的耐海水腐蝕鋼及其制造方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及在高溫多濕環(huán)境下,例如在壓載箱和海水管道等處于曝露的嚴(yán)峻環(huán)境下適用的船舶用鋼材及其制造方法。
      按照國(guó)際海事機(jī)構(gòu)(IMO)的規(guī)定,凡1993年7月以后新造的油船,有義務(wù)采用如圖4所示的全部雙層多殼構(gòu)造。油船20的雙層外殼區(qū)域作為壓載箱21使用,形成保護(hù)油箱22的構(gòu)造,其目的是在發(fā)生事故等的場(chǎng)合,防止油箱22內(nèi)的油流出船外擴(kuò)大海洋污染。
      通過(guò)將船舶做成雙層外殼構(gòu)造后,由于壓載箱21曝露在海水中的表面積與過(guò)去的單層外殼構(gòu)造相比大幅度增大(2-3倍),所以在涂漆和防腐蝕方面可能產(chǎn)生下述問(wèn)題。
      首先是關(guān)于涂漆,由于有必要將焦油環(huán)氧樹(shù)脂涂料在壓載箱21上涂1~2遍,而因涂漆場(chǎng)所在狹小的空間中操作,既增加了操作者的負(fù)擔(dān)又有安全方面的問(wèn)題。此外,由于涂漆面積大幅度地?cái)U(kuò)大,進(jìn)行涂漆必須花費(fèi)極多的時(shí)間。
      關(guān)于防蝕問(wèn)題,過(guò)去同時(shí)使用焦油環(huán)氧樹(shù)脂涂料和電化學(xué)防蝕,在壓載箱21內(nèi)海水流出流進(jìn),處于嚴(yán)峻的腐蝕環(huán)境中。在壓載箱21內(nèi)有海水的場(chǎng)合,通過(guò)電化學(xué)防蝕的效果,幾乎不受腐蝕,但在不受海水浸漬的壓載箱21的最上部和上甲板23的里面,由于高溫并且所謂的飛沫帶形成嚴(yán)峻的腐蝕環(huán)境。另一方面,在壓載箱21內(nèi)沒(méi)有海水的場(chǎng)合,形成高溫多濕的環(huán)境,所以不能指望電化學(xué)防蝕的效果,而僅靠焦油環(huán)氧樹(shù)脂涂料防蝕。在這樣的壓載箱中,焦油環(huán)氧樹(shù)脂涂料的壽命約為10年,是船壽命(約20年)的一半。其余10年必須靠補(bǔ)修涂漆來(lái)防止腐蝕。
      由于壓載箱處于這樣嚴(yán)峻的腐蝕環(huán)境,并且還由于存在有在惡劣條件下進(jìn)行涂漆操作的問(wèn)題,所以希望由鋼材方面來(lái)改善,即開(kāi)發(fā)在高溫多濕環(huán)境下耐海水腐蝕性優(yōu)良的般舶用鋼。
      作為已開(kāi)發(fā)的耐海水腐蝕鋼的一個(gè)例子,在特開(kāi)昭51-25420號(hào)中公開(kāi),但該鋼材被用于海洋構(gòu)造物和港灣設(shè)施,其使用環(huán)境為大氣溫度水平的海水,與本發(fā)明鋼的使用環(huán)境不同。也就是說(shuō)與海水流出流入,高溫多濕的船舶壓載箱內(nèi)的環(huán)境相比腐蝕環(huán)境不同。因此,特開(kāi)昭51-25420號(hào)中的代表鋼材將Cu作為必要元素,而在本發(fā)明的鋼中則不添加Cu。這是由于考慮到壓載箱內(nèi)在高溫多濕下海水流出流入的腐蝕環(huán)境,Cu在此環(huán)境下對(duì)耐腐蝕沒(méi)有效果,相反會(huì)對(duì)耐腐蝕性產(chǎn)生不良影響。
      具有耐海水腐蝕性,又不添加Cu的有特開(kāi)平5-302148,但它為了得到強(qiáng)磁性型的鐵素體,含有Si 0.5~2%(重量),Al 0.5~3%(重量)。
      其它作為耐海水腐蝕鋼的例子公開(kāi)于特開(kāi)昭64-79346號(hào)公報(bào)中。由于它也含有7~20%(重量)的Al,所以只在作為幾乎不焊接在鋼筋之類(lèi)上的用途中沒(méi)有問(wèn)題,而對(duì)于焊接在本發(fā)明適用的船舶壓載箱上的多種用途不適合。
      現(xiàn)在在船舶適用鋼材領(lǐng)域的現(xiàn)狀是按照考慮了強(qiáng)度、韌性、焊接性能后的成份設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)而加以制造,而與耐腐蝕性、防腐蝕性有關(guān)的對(duì)策則幾乎不予考慮。為此,本發(fā)明通過(guò)添加合金元素、軋制后的加速冷卻,提供在特別嚴(yán)峻的腐蝕環(huán)境下作為壓載箱和海水管道使用的耐腐蝕性優(yōu)良的鋼材。
      壓載箱的腐蝕環(huán)境是海水流出流入及高溫多濕的環(huán)境。對(duì)油船想象確定場(chǎng)合下的腐蝕環(huán)境如下。例如由中近東將原油輸送到日本的情況,去程由日本到中近東,圖4中的貨油油船22是空的,為保持船的平衡進(jìn)行安全航行,所以在壓載箱21中基本上裝滿海水。此時(shí)的腐蝕環(huán)境是在海水中和壓載箱的上部,鄰近飛沫帶的位置。返程由中近東駛向日本的場(chǎng)合下,貨油油船22滿載原油,壓載箱21內(nèi)的海水抽空。此時(shí)壓載箱內(nèi)由于船底殘留的海水和來(lái)自甲板的熱而形成高溫多濕狀態(tài)。曝露在這樣的腐蝕環(huán)境中的每一周期為約40日。
      此外,與過(guò)去的造船材料相同,此種鋼材也按所說(shuō)的高效率焊接的要求,通過(guò)所謂側(cè)面1層的大熱量輸出焊接而接合,在油船上的組裝構(gòu)件多。在此情況下,如果將含合金元素多的鋼材采用大熱量輸入焊接,則容易在通常造船材料以上的部位產(chǎn)生焊接部位韌性劣化。
      本發(fā)明的目的是解決上述問(wèn)題,提供高溫多濕環(huán)境下耐海水腐蝕性優(yōu)良的鋼材及其制造方法,同時(shí)提供在不損失其耐海水腐蝕性的前提下對(duì)大熱量輸入焊接時(shí)的焊接部位也是優(yōu)良的鋼材及其制造方法。
      本發(fā)明人為模擬上述同樣的腐蝕環(huán)境,使用

      圖1所示的裝置調(diào)查合金元素的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)具有以下所示化學(xué)組成的鋼材耐腐蝕性優(yōu)良。此外發(fā)現(xiàn)通過(guò)添加適當(dāng)量的REM和Ti,能防止焊接部熱影響部位(HAZ)的韌性劣化。而且發(fā)現(xiàn)通過(guò)適當(dāng)?shù)闹圃旆椒芨犹岣吣透g性。
      也就是說(shuō),本發(fā)明是一種適于高溫多濕環(huán)境的耐海水腐蝕鋼,其特征是,該鋼的組成為C<0.1%(重量),Si<0.5%(重量),Mn<1.5%(重量),Al 0.005~0.050%(重量),Cr 0.5~3.50%(重量),其余為Fe和不可避免的雜質(zhì);
      本發(fā)明還包括一種適于高溫多濕環(huán)境的耐海水腐蝕鋼的制造方法,其特征是,將由C<0.1%(重量),Si<0.5%(重量),Mn<1.5%(重量)Al 0.005~0.050%(重量),Cr0.5~3.50%(重量),其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)組成的鋼在通常的鑄造和熱軋后,立即以3~20℃/sec范圍的冷卻速度加速冷卻,在400~600℃的溫度下停止該加速冷卻,然后進(jìn)行空冷。
      關(guān)于其它的手段,由本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)便可明了。
      圖1是表示壓載箱模擬試驗(yàn)裝置概況的說(shuō)明圖。
      圖2是表示Cr添加量對(duì)試驗(yàn)材料(發(fā)明鋼和比較鋼)腐蝕量影響的特性圖。
      圖3是表示Cr添加量對(duì)試驗(yàn)材料(發(fā)明鋼和比較鋼)最大腐蝕深度、平均腐蝕深度影響的特性圖。
      圖4中的4A是雙層外殼構(gòu)造的油船平面圖,4B是4A X-X的斷面圖。
      以下詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
      本發(fā)明的第一個(gè)課題是提供一種能夠在海水中和在濕度100%的大氣這兩種交變的環(huán)境下使腐蝕量降低,并且不產(chǎn)生局部腐蝕,以保持光滑腐蝕面的適于高溫多濕環(huán)境的耐海水腐蝕鋼。
      關(guān)于腐蝕量的降低,采用壓載箱內(nèi)涂漆和電化學(xué)防蝕的方法來(lái)防蝕,腐蝕量少、涂漆面生銹少、呈光滑腐蝕面這樣的腐蝕是為了避免造成變形集中或金屬疲勞原因的狀況。為滿足這兩點(diǎn),本發(fā)明適當(dāng)添加Ni、Mo,并添加Nb、Ti是有效的,并且發(fā)現(xiàn)通過(guò)熱軋后抑制碳化物的生成,Cr、Mo的效果進(jìn)一步變大。
      本發(fā)明的第2個(gè)課題是使上述適于高溫多濕環(huán)境的耐海水腐蝕鋼大熱量輸入焊接的接頭部位韌性提高。本發(fā)明發(fā)現(xiàn),通過(guò)適當(dāng)添加REM,Ti和N,不損失大熱量輸入焊接中焊接部位的韌性,反而提高。
      以下敘述適于高溫多濕環(huán)境的耐海水腐蝕鋼適宜的成分范圍,以及限定其組成的理由,限定其制造方法的理由。
      C<0.1%(重量)C的添加量越少對(duì)耐腐蝕性,焊接性能越有利,但由于它是左右強(qiáng)度的元素,所以將上限定為0.1%(重量)。
      Si<0.50%(重量)由于Si的添加量越少,越不會(huì)對(duì)韌性產(chǎn)生壞影響,所以將上限定為0.50%(重量)。
      Mn<1.50%(重量)Mn是對(duì)強(qiáng)度、韌性、焊接性能起重要作用的元素,但由于超過(guò)1.50%(重量)會(huì)對(duì)韌性、焊接性能產(chǎn)生不良影響,所以將上限定為1.50%(重量)。
      Al 0.005~0.050%(重量)Al作為脫氧劑添加,按照對(duì)焊接性能不產(chǎn)生不良影響的范圍而定為0.005~0.050%(重量)。
      Cr 0.50~3.50%(重量)本發(fā)明對(duì)耐腐蝕性最為有效的元素是Cr。由于腐蝕環(huán)境的嚴(yán)酷,所以在添加量不足0.50%(重量)時(shí),據(jù)信不會(huì)對(duì)降低腐蝕量和光滑腐蝕面產(chǎn)生效果。由于添加量在0.5%(重量)以上能對(duì)此表現(xiàn)出效果,所以將下限定為0.50%(重量)。當(dāng)Cr的添加量逐漸增加時(shí),對(duì)降低腐蝕量表現(xiàn)出明顯效果。但是,在超過(guò)3.50%(重量)時(shí),表面狀況急劇變?yōu)辄c(diǎn)腐蝕狀。進(jìn)一步增加Cr的添加量,在添加9%(重量)時(shí),則形成與不銹鋼幾乎相同的僅有點(diǎn)腐蝕的腐蝕形態(tài)。由于降低腐蝕量并呈現(xiàn)光滑腐蝕表面的范圍是達(dá)到3.5%(重量)為止,所以Cr的添加上限定為3.50%(重量)。但理想情況是以添加1.2~3.0%Cr為佳。
      Ni<1.5%(重量)通過(guò)添加Cr使耐腐蝕性提高,但進(jìn)一步希望添加Ni而得到使耐腐蝕性提高同時(shí)腐蝕面均勻的效果。但是超出該范圍則鋼材的強(qiáng)度、硬度有上升的傾向,由于預(yù)想到會(huì)產(chǎn)生材質(zhì)的或焊接性能等問(wèn)題,所以Ni的添加量定為<1.5%(重量)。
      Mo<0.8%(重量)添加Mo與Ni有同樣的效果,由于預(yù)想到會(huì)出現(xiàn)比Ni更大的材質(zhì)和焊接性能方面的問(wèn)題,所以將Mo的添加范圍定為<0.8%(重量)。
      Ni+Mo<1.5%(重量)Ni和Mo可望有幾乎同樣的效果。由于處于上限值時(shí)如同上述那樣,Ni、Mo都有材質(zhì)的和焊接性能方面的問(wèn)題,所以將Ni+MO的上限值定為1.5%(重量)。
      Ti 0.005~0.05%(重量)
      對(duì)耐腐蝕性有效的元素是Cr、Ni、Mo,但在制造工藝中Cr、Mo易形成碳化物,損失了有效發(fā)揮耐腐蝕性的固溶Cr和固溶Mo。Ti是形成碳化物的元素,由于它與碳的親和力比Cr、Mo強(qiáng),所以優(yōu)先形成碳化物,因此使Cr、Mo碳化物的生成量減少,從而防止了固溶量的減少。加入量<0.005%(重量)認(rèn)為沒(méi)有效果。
      此外,在Ti和REM共存的情況下,在氮化物形成的基礎(chǔ)上使大熱量輸入焊接的接口部位的韌性顯著提高。但是Ti的效果在其小于0.005%(重量)時(shí)幾乎不會(huì)出現(xiàn),在0.005%(重量)以上時(shí),隨著其增加而逐漸飽和,超過(guò)0.05%(重量)時(shí)對(duì)母材的韌性造成損失。此外由于在鑄板上發(fā)生龜裂而有必要進(jìn)行麻煩的表面修整,同時(shí)由于收得率也降低而不理想,所以限定為0.005-0.05%(重量)。在與REM共存的場(chǎng)合,Ti是必要元素,而在不含REM的場(chǎng)合,Ti按照后述的Nb+Ti的范圍來(lái)確定含量。
      Nb 0.005~0.05%(重量)Nb也與Ti同樣,是碳化物形成元素。通過(guò)添加Nb使Cr、Mo碳化物的形成減少,由于固溶Cr、固溶Mo而使耐腐蝕性有效發(fā)揮。在含量為0.005%(重量)以下時(shí)看不出其效果。此外由于在0.05%(重量)以上時(shí)使韌性劣化,所以Nb添加量的上限定為0.05%(重量)。
      Nb+Ti 0.005~0.05%(重量)在通過(guò)抑制Cr、Mo碳化物的生成,使固溶的Cr、Mo量增大而使耐腐蝕性有效發(fā)揮的效果方面,Nb和Ti幾乎是同等的。但是Nb+Ti的添加量不在0.005%(重量)以上則看不出該效果。此外由韌性方面考慮將上限值定為0.05%(重量)。
      REM 0.0015~0.020(重量)REM在與Ti共同存在時(shí),以有助于Ti的效果發(fā)揮的情況顯著改良輸入熱100KJ/cm以上的大熱量輸入焊接接頭部位的韌性,但在REM小于0.0015%(重量)時(shí)幾乎沒(méi)有該效果,另外當(dāng)超過(guò)0.020%(重量)時(shí),不僅使母材的韌性劣化,而且容易發(fā)生熔煉事故,即水口閉塞和鑄板橫剖面等的表面缺陷等問(wèn)題,因此定為0.0015~0.0020%(重量)。此外作為REM的La、Ce有特別的效果。
      N 0.0020~0.0120%(重量)N是為完成大大改善大熱量輸入焊接接頭部組織進(jìn)而大大改善韌性作用的TiN形成的必要元素。為發(fā)揮改善韌性的效果至少0.0020%(重量)是必要的,另一方面超過(guò)0.0120%(重量)時(shí)不僅見(jiàn)不到上述效果,而且使韌性劣化,并且由于使鑄板表面裂紋變多,因此限定為0.0020~0.0120%(重量)。
      以下敘述有關(guān)將適于高溫多濕環(huán)境的耐海水腐蝕鋼的耐腐蝕性進(jìn)一步提高的制造條件的限定理由。
      首先將上述成份組成的鋼進(jìn)行通常的鑄造和熱軋,熱軋后,在鋼板溫度約900℃的時(shí)刻開(kāi)始冷卻。此時(shí),若冷卻速度小于3℃/sec,則由于冷卻中Cr碳化物和Mo碳化物析出,使得因Cr和Mo產(chǎn)生的耐海水腐蝕性效果不大。因此將冷卻速度的下限定為3℃/sec。冷卻速度超過(guò)20℃時(shí),由于相變生成物增加,韌性劣化,所以冷卻速度的上限定為20℃/sec。由于加速冷卻后的冷卻停止溫度超過(guò)600℃時(shí),加速冷卻后Cr碳化物和Mo碳化物析出,固溶Cr和Mo產(chǎn)生的耐海水腐蝕性效果不大。因此冷卻停止溫度的上限定為600℃。因?yàn)楫?dāng)加速冷卻后的冷卻停止溫度小于400℃時(shí),相變生成物增加,韌性劣化,所以冷卻停止溫度的下限定作400℃。
      實(shí)施例1(對(duì)應(yīng)于權(quán)利要求1的實(shí)施例)使用圖1所示的試驗(yàn)裝置進(jìn)行船舶壓載箱的模擬試驗(yàn)。在此對(duì)有關(guān)試驗(yàn)方法加以敘述。按照ASTM D1141將人工海水2裝入圖1所示的試驗(yàn)槽1并裝滿試驗(yàn)槽1的一半。將試驗(yàn)材4在該人工海水中試驗(yàn)槽位置9處浸漬一個(gè)星期,然后將該試驗(yàn)材4提升到濕度100%的大氣3中(即試驗(yàn)槽位置10)處放置1個(gè)星期。然后再次在人工海水中浸漬1周進(jìn)行周期反復(fù)。試驗(yàn)材安裝轉(zhuǎn)筒5的回轉(zhuǎn)速度,在人工海水和濕度100%的大氣中均通過(guò)回轉(zhuǎn)軸6調(diào)節(jié)為0.5m/sec,由試驗(yàn)槽的下部通過(guò)空氣發(fā)泡管道8發(fā)泡供入,攪拌海水同時(shí)而海水中補(bǔ)給氧。試驗(yàn)槽1內(nèi)的溫度通過(guò)加熱器7調(diào)整。試驗(yàn)槽的蓋子部位因近似于密封狀態(tài),所以人工海水和大氣的溫差為1℃以下,大氣中的濕度幾乎為100%。本實(shí)施例1使用該裝置,將在40℃的人工海水中浸漬1個(gè)星期和在40℃的大氣中停留1個(gè)星期作為1個(gè)周期的腐蝕試驗(yàn),進(jìn)行5個(gè)周期。然后通過(guò)將試驗(yàn)材在1150℃加熱1小時(shí)后進(jìn)行熱軋,其后進(jìn)行空冷(冷卻速度0.5℃/sec),以制作成品。
      將試驗(yàn)材腐蝕量的測(cè)定結(jié)果,對(duì)腐蝕面表面狀況的評(píng)價(jià)和腐蝕深度測(cè)定結(jié)果示于表2。腐蝕深度測(cè)定結(jié)果使用深度計(jì)由數(shù)值較大的10個(gè)點(diǎn)測(cè)定,示出了其最大腐蝕深度和平均腐蝕深度。再在試驗(yàn)終了后除銹,按照除銹后的表面光滑情況判定腐蝕面的表面狀況。均勻腐蝕而且凹凸也小的記作◎,均勻腐蝕且腐蝕面凹凸大的記作○,腐蝕面的凹凸大,有數(shù)量少的淺坑記作△,腐蝕面的凹凸大,并且淺坑深度大,其數(shù)量也多的記作×,以此加以判定。此外圖2示出了相對(duì)于Cr含量的腐蝕量,圖3示出了相對(duì)Cr含量的腐蝕深度。作為比較材料,采用過(guò)去船舶用鋼種按NK標(biāo)準(zhǔn)(日本海事協(xié)會(huì))同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如下。
      (1)腐蝕量Cr的添加量增多腐蝕量減少,但是Cr為5~6%(重量)時(shí)腐蝕量稍微增加。Cr的添加量更多時(shí)腐蝕量減少。
      此外,腐蝕量(mg/cm2)是先求出起始試驗(yàn)片重和上述腐蝕試驗(yàn)后經(jīng)脫銹試驗(yàn)片的重量差,再換算成每單位試驗(yàn)片表面積。另外平均板厚減少量(側(cè)面,mm)是由腐蝕量得到的計(jì)算值。
      (2)腐蝕深度和腐蝕形態(tài)腐蝕深度當(dāng)Cr添加量達(dá)3~4%(重量)時(shí)變得比比較材料KA36小,但當(dāng)Cr添加量更多時(shí),最大腐蝕深度、平均腐蝕深度均逐漸變大。在Cr為3.5%(重量)以下時(shí),呈全面腐蝕形態(tài),但在該值以上是變成局部腐蝕形態(tài)。而比較例2-4幾乎全部不受均勻腐蝕,而是局部腐蝕。這種局部腐蝕形態(tài)因受到應(yīng)力集中而在使用中發(fā)生問(wèn)題。使鋼材腐蝕量小并且腐蝕面光滑的Cr添加范圍是3.5%(重量)Cr以下,但添加量小于0.5%(重量)時(shí)其效果小。
      實(shí)施例2、3、4(對(duì)應(yīng)權(quán)利要求2、3、4的實(shí)施例)對(duì)應(yīng)于權(quán)利要求2的試驗(yàn)材成份列于表3,腐蝕量測(cè)定結(jié)果、腐蝕面表面狀況評(píng)價(jià)及腐蝕深度測(cè)定結(jié)果列于表4。
      對(duì)應(yīng)于權(quán)利要求3的試驗(yàn)材成份列于表5,腐蝕量測(cè)定結(jié)果、腐蝕面表面狀況評(píng)價(jià)及腐蝕深度測(cè)定結(jié)果列于表6。
      對(duì)應(yīng)于權(quán)利要求4的試驗(yàn)材成份列于表7,腐蝕量測(cè)定結(jié)果、腐蝕面表面狀況評(píng)價(jià)及腐蝕深度測(cè)定結(jié)果列于表8。
      以上的腐蝕試驗(yàn)片的制造方法、腐蝕試驗(yàn)的試驗(yàn)方法和評(píng)價(jià)方法以及試驗(yàn)條件全部與實(shí)施例1相同。
      使鋼材腐蝕量小,腐蝕面光滑的Cr添加范圍與實(shí)施例1相同,為0.5~3.5%(重量)Cr。
      表4將Cr含量為同一水平的本發(fā)明鋼與比較鋼進(jìn)行比較。本發(fā)明鋼1~3與比較鋼1含1%(重量)Cr,本發(fā)明鋼4~6與比較鋼2含2%(重量)Cr,本發(fā)明鋼7與比較鋼3含3%(重量)Cr。隨著Ni+Mo量的增多,腐蝕量、腐蝕深度變小,腐蝕面的凹凸也變小,呈均勻腐蝕形態(tài)。特別是添加Ni、Mo有減輕腐蝕量的效果。
      但是若將本發(fā)明鋼4、5、6與比較鋼4、5、6相比較,Ni、Mo如果達(dá)到適當(dāng)范圍之外則韌性劣化。
      表6將Cr含量為同一水平的本發(fā)明鋼與比較鋼相比較。本發(fā)明鋼1和比較鋼1含Cr 0.7%(重量),本發(fā)明鋼2、3和比較鋼2含Cr 1%(重量),本發(fā)明鋼4、5和比較鋼3、4含Cr 2%(重量),本發(fā)明鋼6和比較鋼5含Cr 3.4%(重量)。隨著Nb+Ti量的增多,腐蝕量、腐蝕深度變小。
      另外將本發(fā)明鋼4、5與比較鋼6、7、8相比較,Nb、Ti添加量多時(shí)母材的韌性下降。
      表8與上述相同,將Cr含量為同一水平的本發(fā)明鋼與比較鋼相比較。如前所述,通過(guò)添加Ni、Mo和Nb、Ti,腐蝕量、腐蝕深度變小。
      實(shí)施例5(對(duì)應(yīng)權(quán)利要求5的實(shí)施例)在大熱量輸入焊接時(shí)的問(wèn)題是焊接接頭熱影響部位的韌性。因此對(duì)多種耐海水腐蝕鋼材,調(diào)查了在賦予與大熱量輸入焊接接頭熱周期相當(dāng)?shù)脑佻F(xiàn)熱周期時(shí)焊接熱影響部位的韌性。并調(diào)查了使用再現(xiàn)高溫多濕環(huán)境的海水腐蝕試驗(yàn)槽進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)時(shí)的腐蝕狀況。腐蝕試驗(yàn)的試驗(yàn)方法和評(píng)價(jià)方法,以及試驗(yàn)條件全部與實(shí)施例1相同。
      對(duì)應(yīng)于權(quán)利要求5的試驗(yàn)材成份列于表9。
      表10一并列出了經(jīng)100KJ/cm的側(cè)面1層潛弧焊而賦予與焊接接頭部位熱經(jīng)歷相當(dāng)?shù)脑佻F(xiàn)熱周期之后,對(duì)再現(xiàn)的焊接按熱影響部位進(jìn)行擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)結(jié)果和母材的擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)結(jié)果。
      表11列出了通過(guò)海水腐蝕試驗(yàn)后對(duì)腐蝕量和腐蝕深度進(jìn)行測(cè)定的結(jié)果。
      表11列出的海水腐蝕試驗(yàn)結(jié)果將含Cr量相同水平的本發(fā)明鋼和比較鋼進(jìn)行了比較。
      根據(jù)表10的成績(jī),將REM、Ti、N量限定在本發(fā)明范圍內(nèi)的場(chǎng)合,大熱量輸入焊接接頭部位的韌性相對(duì)于比較鋼有顯著的改善,吸收能量(vEo)得到了比KA36的數(shù)值高的韌性。
      此外,如圖表11腐蝕試驗(yàn)結(jié)果所表明的那樣,如果添加REM、N并且也將Cr置于限定范圍內(nèi),則得到與比較鋼大致相同的耐腐蝕性,并可看出添加REM、Ti、N對(duì)耐腐蝕性也沒(méi)有不良影響。
      實(shí)施例6、7、8(對(duì)應(yīng)于權(quán)利要求6、7、8的實(shí)施例)將試驗(yàn)材的成分列于表12(對(duì)應(yīng)于權(quán)利要求6)、表15(對(duì)應(yīng)于權(quán)利要求7、8)。并且將經(jīng)100KJ/cm的側(cè)面一層潛弧焊而賦予與焊接接頭部位熱經(jīng)歷相當(dāng)?shù)脑佻F(xiàn)熱周期之后對(duì)再現(xiàn)的焊接熱影響部位進(jìn)行擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)的結(jié)果,與母材的擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)結(jié)果一并示于表13(對(duì)應(yīng)權(quán)利要求6)、表17(對(duì)應(yīng)權(quán)利要求7、8)。并將海水腐蝕試驗(yàn)結(jié)果列于表14(對(duì)應(yīng)權(quán)利要求6)、表16(對(duì)應(yīng)權(quán)利要求7、8)。腐蝕試驗(yàn)的試驗(yàn)方法及評(píng)價(jià)方法、試驗(yàn)條件全部與實(shí)施例1相同。根據(jù)表13、表17的成績(jī),在將REM、Ti、N的量限定在本發(fā)明范圍內(nèi)的場(chǎng)合,大熱量輸入焊接接頭部位的韌性相對(duì)于比較鋼有顯著改善,吸收能量(vEo)得到了高于KA36值的韌性。
      并且如同圖14、表16的腐蝕試驗(yàn)結(jié)果所表明的那樣,如果添加REM、N,并且也將Cr、Mo、Ni量置于限定范圍內(nèi),則有與比較鋼也大致相同的耐腐蝕性提高的傾向,(Nb、Ti的效果)對(duì)耐腐蝕性決無(wú)不良影響。
      實(shí)施例9(對(duì)應(yīng)權(quán)利要求9的實(shí)施例)使用與權(quán)利要求1有關(guān)的實(shí)施例中所用的本發(fā)明鋼2、3、4(與表1成分相同)作為供試材,并使用與已有鋼KA36成份相同的鋼作為比較材,在加熱到1150℃后進(jìn)行熱軋,然后在900℃的時(shí)刻按表18所列的制造條件冷卻,由這樣制造的試驗(yàn)材制得試驗(yàn)片,將試驗(yàn)片使用與實(shí)例1相同的試驗(yàn)裝置進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)。腐蝕試驗(yàn)的試驗(yàn)方法和評(píng)價(jià)方法、試驗(yàn)條件全部與實(shí)施例1相同。將該腐蝕測(cè)定結(jié)果、腐蝕面的表面狀況評(píng)價(jià)及腐蝕深度測(cè)定結(jié)果、母材的擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)結(jié)果列于表19。
      (1)腐蝕量通過(guò)添加Cr使腐蝕量比已有鋼KA36減少(實(shí)施例1),而按照本發(fā)明范圍內(nèi)的條件制造使腐蝕量更顯著地減少。關(guān)于腐蝕深度,按照本發(fā)明范圍內(nèi)的條件制造,腐蝕深度有變小的傾向。
      (2)韌性按照本發(fā)明范圍內(nèi)的表件進(jìn)行制造時(shí),未發(fā)現(xiàn)韌性的劣化,但當(dāng)冷卻速度越過(guò)其上限,或者冷卻停止溫度越過(guò)其下限,均使吸收能量(vEo)降低,韌性劣化。
      實(shí)施例10、11、12(對(duì)應(yīng)權(quán)利要求9的實(shí)施例)將由按表18所列制造條件制造的試驗(yàn)材得到的試驗(yàn)片,使用實(shí)施例1所用的同樣試驗(yàn)裝置進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)。將腐蝕量測(cè)定結(jié)果、腐蝕面表面狀況評(píng)價(jià)及腐蝕深度測(cè)定結(jié)果、母材擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)結(jié)果列于表20(對(duì)應(yīng)權(quán)利要求10)、表21(對(duì)應(yīng)權(quán)利要求11)、表22(對(duì)應(yīng)權(quán)利要求12)。表20中的本發(fā)明鋼7就是與權(quán)利要求2有關(guān)的實(shí)施例中所用的本發(fā)明鋼7(與表3成分相同),表21中的本發(fā)明鋼6就是與權(quán)利要求3有關(guān)的實(shí)施例中所用的本發(fā)明鋼6(與表5成份相同),表22中的本發(fā)明鋼6就是與權(quán)利要求4有關(guān)的實(shí)施例中所用的本發(fā)明鋼6(與表7成分相同)。腐蝕試驗(yàn)的試驗(yàn)方法和評(píng)價(jià)方法、試驗(yàn)條件全部與實(shí)施例1相同。
      按照本發(fā)明范圍內(nèi)的條件制造則腐蝕量減少。關(guān)于腐蝕深度,按照本發(fā)明范圍內(nèi)的條件制造,則腐蝕深度有變小的傾向。以本發(fā)明范圍內(nèi)的條件進(jìn)行制造也未發(fā)現(xiàn)韌性的劣化,但當(dāng)越過(guò)冷卻速度上限或越過(guò)冷卻停止溫度的下限時(shí),吸收能量(vEo)下降,韌性劣化。
      實(shí)施例13、14、15、16(對(duì)應(yīng)權(quán)利要求13、14、15、16的實(shí)施例1)。
      將試驗(yàn)材的成分列于表23。并且將試驗(yàn)材加熱至1150℃后進(jìn)行熱軋,然后在900℃的時(shí)刻按表18所示的制造條件冷卻,將由這樣制造的試驗(yàn)材所得到的試驗(yàn)片使用與實(shí)施例1所用的同樣試驗(yàn)裝置進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)。腐蝕試驗(yàn)的試驗(yàn)方法和評(píng)價(jià)方法、試驗(yàn)條件全部與實(shí)施例1相同。
      將腐蝕量測(cè)定結(jié)果、腐蝕面表面狀況評(píng)價(jià)和腐蝕深度測(cè)定結(jié)果列于表24(對(duì)應(yīng)于權(quán)利要求13、14、15、16)。
      并且將經(jīng)100KJ/cm的側(cè)面一層潛弧焊而賦予與焊接接頭部位熱經(jīng)歷相當(dāng)?shù)脑佻F(xiàn)熱周期之后對(duì)再現(xiàn)的焊接熱影響部位進(jìn)行擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)結(jié)果與母材的擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)結(jié)果一并列于表25。
      按照本發(fā)明范圍內(nèi)的條件制造使腐蝕量減少。關(guān)于腐蝕深度,按照本發(fā)明范圍內(nèi)的條件制造時(shí),腐蝕深度有變小的傾向。按照本發(fā)明范圍內(nèi)的條件進(jìn)行制造未發(fā)現(xiàn)母材、焊接部位的韌性劣化。
      如上所述,本發(fā)明的高溫多濕環(huán)境用耐海水腐蝕鋼適用于苛刻嚴(yán)酷腐蝕環(huán)境的船舶壓載箱、海水管道等處,具有優(yōu)良的耐腐蝕性,在賦予船舶維修方便化的同時(shí),還賦予并維持船舶的安全性。并使更大熱量輸入焊接成為可能,通過(guò)高效率的焊接組裝油船時(shí),可提高焊接接頭部位的韌性。












      ◎均勻腐蝕,腐蝕面的凹凸小。
      ○均勻腐蝕,腐蝕面的凹凸稍大。
      △腐蝕面的凹凸大,有少量淺坑。
      ×腐蝕面的凹凸大,并且淺坑的深度大,其數(shù)量也多。

      ◎均勻腐蝕,腐蝕面的凹凸小。
      ○均勻腐蝕,腐蝕面的凹凸稍大。
      △腐蝕面的凹凸大,有少量淺坑。
      ×腐蝕面的凹凸大,并且淺坑的深度大,其數(shù)量也多。









      權(quán)利要求
      1.一種適于高溫多濕環(huán)境的耐海水腐蝕鋼,其特征是,該鋼的組成為C<0.1%(重量),Si<0.5%(重量),Mn<1.50%(重量),Al 0.005~0.050%(重量),Cr 0.5~3.50%(重量),其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
      2.權(quán)利要求1所述的適于高溫多濕環(huán)境的耐海水腐蝕鋼,其特征在于,在該鋼的成份中含有Ni<1.5%(重量)和Mo<0.8(重量)的至少一種,且合計(jì)<1.5%(重量)。
      3.權(quán)利要求1所述的適于高溫多濕環(huán)境的耐海水腐蝕鋼,其特征在于,在該鋼的成分中含有Nb 0.005~0.05(重量)和Ti 0.005~0.05%(重量)的至少一種,且合計(jì)為0.005~0.05%(重量)。
      4.權(quán)利要求1所述的適于高溫多濕環(huán)境的耐海水腐蝕鋼,其特征在于,在該鋼的成份中含有Ni<1.5%(重量)和Mo<0.8%(重量)至少一種,且合計(jì)<1.5%(重量);并且含有Nb 0.005~0.05%(重量)和Ti 0.005~0.05%(重量),且合計(jì)為0.005~0.05%(重量)。
      5.權(quán)利要求1所述的適于高溫多濕環(huán)境的耐海水腐蝕鋼,其特征在于,在該鋼的成分中含有REM 0.0015~0.020%(重量)、Ti 0.005~0.05%(重量)和N 0.0020~0.0120%(重量)。
      6.權(quán)利要求2所述的適于高溫多濕環(huán)境的耐海水腐蝕鋼,其特征在于,在該鋼的成份中含有REM 0.0015~0.020%(重量)、Ti 0.005~0.05%(重量)和N 0.0020~0.0120%(重量)。
      7.權(quán)利要求1所述的適于高溫多濕環(huán)境的耐海水腐蝕鋼,其特征在于,在該鋼的成份中含有Nb 0.005~0.05%(重量)、Ti 0.005~0.05%(重量),且Nb+Ti合計(jì)為0.005~0.05%(重量),還含有REM 0.0015~0.020%(重量)和N 0.0020~0.0120%(重量)。
      8.權(quán)利要求1所述的適于高溫多濕環(huán)境的耐海水腐蝕鋼,其特征在于,在該鋼的成份中含有Nb 0.005~0.05%(重量)、Ti 0.005~0.05%(重量),且Nb+Ti合計(jì)為0.005~0.05%(重量),還含有Ni<1.5%(重量)和Mo<0.8%(重量)的至少一種,且合計(jì)為1.5%(重量),還含有REM0.0015~0.020%(重量)和N 0.0020~0.0120(重量)。
      9.一種適于高溫多濕環(huán)境的耐海水腐蝕鋼的制造方法,其特征在于,將組成為C<0.1%(重量),Si<0.5%(重量),Mn<1.50%(重量),Al 0.005~0.050%(重量),Cr 0.5~3.5%(重量),其余為Fe和不可避免雜質(zhì)的鋼,經(jīng)通常的鑄造和熱軋后,以3~20℃/sec范圍的冷卻速度加速冷卻,在400~600℃的溫度時(shí)停止該加速冷卻,然后進(jìn)行空冷。
      10.權(quán)利要求9所述的適于高溫多濕環(huán)境的耐海水腐蝕鋼的制造方法,其特征在于,在該鋼的成分中含有Ni<1.5%(重量)和Mo<0.8%(重量)的至少一種,且合計(jì)<1.5%(重量)。
      11.權(quán)利要求9所述的適于高溫多濕環(huán)境的耐海水腐蝕鋼的制造方法,其特征在于,在該鋼的成份中含有Nb 0.005~0.05%(重量)和Ti 0.005~0.05%(重量)的至少一種,且合計(jì)為0.005~0.05%(重量)。
      12.權(quán)利要求9所述的適于高溫多濕環(huán)境的耐海水腐蝕鋼的制造方法其特征在于,在該鋼的成份中含有Ni<1.5%(重量)和Mo<0.8%(重量)的至少一種,且合計(jì)<1.5%(重量),并且含有Nb 0.005%~0.05%(重量)和Ti 0.005~0.05%(重量)的至少一種,且合計(jì)為0.005~0.05%(重量)。
      13.權(quán)利要求9所述的適于高溫多濕環(huán)境的耐海水腐蝕鋼的制造方法,其特征在于,在該鋼的成分中含有REM 0.0015~0.020%(重量),Ti 0.005~0.05%(重量)和N 0.0020~0.0120%(重量)。
      14.權(quán)利要求10所述的適于高溫多濕環(huán)境的耐海水腐蝕鋼的制造方法,其特征在于,在該鋼的成分中含有REM 0.0015~0.020%(重量)、Ti 0.005~0.05%(重量)和N 0.0020~0.0120%(重量)。
      15.權(quán)利要求9所述的適于高溫多濕環(huán)境的耐海水腐蝕鋼的制造方法,其特征在于,在該鋼的成分中含有Nb 0.005~0.05%(重量),Ti 0.005~0.05%(重量),并且Nb+Ti合計(jì)為0.005~0.05%(重量),還含有REM 0.0015~0.020%(重量)和N 0.0020~0.0120%(重量)。
      16.權(quán)利要求9所述的適于高溫多濕環(huán)境的耐海水腐蝕鋼的制造方法,其特征在于,在該鋼的成份中含有Nb 0.005~0.05%(重量)、Ti 0.005~0.05%(重量),并且Nb+Ti合計(jì)為0.005~0.05%(重量),還含有Ni<1.5%(重量)和Mo<0.8%(重量)的至少一種,且合計(jì)為1.5%(重量),還含有REM 0.0015~0.020%(重量)和N 0.0020~0.0120%(重量)。
      全文摘要
      本發(fā)明涉及適于高溫多濕環(huán)境的耐海水腐蝕鋼及其制造方法,該鋼重量組成為C<0.1%,Si<0.5%,Mn<1.50%,Al0.005—0.050%,Cr0.5—3.5%,其余為Fe和不可避免雜質(zhì),經(jīng)通常的鑄造和熱軋后以3—20℃/sec的速度加速冷卻,在400—600℃時(shí)停止該加速冷卻,然后空冷。這種鋼可用于制造壓載箱和海水管道等處于曝露的嚴(yán)峻環(huán)境下的船舶。
      文檔編號(hào)C22C38/50GK1103672SQ9411598
      公開(kāi)日1995年6月14日 申請(qǐng)日期1994年7月8日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月9日
      發(fā)明者鹽谷和彥, 今津司, 木村光男, 齊藤良行 申請(qǐng)人:川崎制鐵株式會(huì)社
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