一种用于接地网的耐酸性土壤腐蚀钢及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于接地网的耐酸性土壤腐蚀钢及其制备方法，属于输电工程领域。本发明专利技术提供的耐腐蚀钢包括C：0.03％～0.08％，Si：0.15％～1.0％，Mn：0.30％～0.90％，P≤0.15％，S≤0.01％，Cu：0.15％～0.60％，Cr：0.3％～4.0％，还包括Al、Ni、Ti、Mo、As或Re中一种或多种元素。本发明专利技术通过优化耐蚀钢成分并采用真空感应熔炼炉炼钢，轧后采用喷水雾冷却、优化碳化物析出等试制工艺，得到耐腐蚀钢具有耐腐蚀性强、全寿命周期成本低等特点。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】
本专利技术涉及一种输电工程领域用的接地网耐腐蚀钢及其制备方法，具体讲涉及一 种用于接地网的耐酸性土壤腐蚀钢及其制备方法。 【
技术介绍
】 输电线路接地网对雷电、静电和故障电流起泄流和均压作用，是保证电网安全运 行的重要装置。现有的接地网多采用镀锌钢材料，而由于接地材料需长期埋设于地下，腐蚀 问题较为严重，易造成电气设备"失地"，从而影响电气设备的安全运行并危及人身安全，严 重时甚至会造成接地网局部断裂，造成重大事故和经济损失。 目前，关于接地网腐蚀环境的研究主要集中在中、碱性土壤上，缺乏对酸性土壤的 研究。《国网公司十八项电网重大反事故措施》（修订版）指出："在中性或酸性土壤地区， 接地装置选用热镀锌钢为宜；在强碱性土壤地区或者土壤和地下水条件会引起钢质材料严 重腐蚀的中性土壤地区，宜采用铜质、铜覆钢或者其他具有防腐性能的材质"。实际运行经 验表明：酸性土壤接地网常用的镀锌钢材，其主要是利用高温热浸时所形成的锌合金表层 本身的防腐特性来提高其使用寿命。但在施工、安装、运输、焊接、回填等过程中，镀锌层不 可避免的遭到破坏，从而造成局部腐蚀并被很快被腐蚀掉，最终失去防腐能力。虽然采用镀 铜钢（铜覆钢），铜材在一定程度上可缓解镀锌钢材的腐蚀问题，但随之也带来一系列其他 问题：1)铜对中性、碱性介质有较好防腐性能，而对酸性介质防腐性较差。在一般土壤中其 使用寿命约30年，而在酸性土壤中不到5年；2)存在对邻近钢材的阳极腐蚀问题；3)我国 水资源和土壤中铜含量都有严格限制，盲目大量使用镀铜钢（铜覆钢），铜材将会对水、土 壤造成严重污染；4)镀铜钢（铜覆钢），使用铜材接地装置，在实际运行中常常出现塔材的 缺失。纯不锈钢材由于其使用性能和加工性能的局限，以及价格因素的限制，较少用作接地 材料。 【
技术实现思路
】 为克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种适用于酸性土壤、全生命周期成本低 的耐酸性土壤腐蚀钢及其制备方法。 为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案： 本专利技术提供了一种耐酸腐蚀钢，包括按质量百分比计的下述成分： C:0? 03 % ~0? 08%，Si:0? 15 % ~1. 0%，Mn:0? 30 % ~0? 90%，P彡 0? 15 %， S彡 0? 01%，Cu: 0? 15%~0? 60%，Cr:0? 3%~4. 0%，余量为Fe。 本专利技术提供的耐酸性土壤腐蚀钢包括A1 :0? 15%~0? 50%。 本专利技术提供的耐酸性土壤腐蚀钢包括Ni :0. 20%~0. 50%，Ti彡0. 04%。 本专利技术提供的耐酸性土壤腐蚀钢包括Mo彡0. 30%，As彡0. 05%。 本专利技术提供的耐酸性土壤腐蚀钢包括Re :0? 006%~0? 015%。 本专利技术提供的耐酸性土壤腐蚀钢包括按质量百分比计的下述成分： C :0? 03% ~0? 07 %，Si :0? 35 % ~0? 55%，Mn :0? 60% ~0? 90%，P :0? 07% ~ 0? 15%，S 彡 0? 01%，Cu :0? 20%~0? 60%，Cr :0? 30%~0? 70%。 本专利技术提供的耐酸性土壤腐蚀钢包括按质量百分比计的下述成分： C :0? 03%~0? 07%，Si :0? 15%~0? 35%，Mn :0? 30%~0? 70%，P 彡 0? 015%， S 彡 0? 01%，Cu :0? 20%~0? 50%，Cr :3. 0%~4. 0%。 本专利技术提供的耐酸性土壤腐蚀钢包括按质量百分比计的下述成分：C :0? 03 % ~0? 07 %，Si :0? 60 % ~1. 0 %，Mn :0? 50 % ~0? 90 %，P 彡 0? 015 %， S 彡 0? 01%，Cu :0? 15%~0? 40%，Cr :1. 70%~2. 20%。 本专利技术还提供了一种耐酸腐蚀钢的制备方法，包括下述步骤： 1)冶炼：500kg真空感应熔炼炉熔炼一浇注铸坯； 2)开坯工艺：钢坯加热制度：加热至1100-1150°C，保温时间为lh ; 采用高压水除磷，保证水压为16_20MPa ; 3)乳制工艺：加热一粗乳一精乳一喷水雾冷却一控制碳化物析出； 加热温度为1100-1150°C，时间为lh ; 开乳温度：1050-1100°C，终乳温度850-900°C，扎至直径为12mm ; 4)拉拔：退火一酸洗一冷拉，成品直径为8mm。 针对我国酸性土壤接地网的腐蚀现状，本专利技术提供的耐腐蚀钢与目前接地网常用 接地材料镀锌钢相比，具有耐腐蚀性好、全寿命周期成本低的特点。根据金属在酸性土壤的 腐蚀机理和合金化措施，采用提高耐蚀性的合金化方法，优化耐蚀钢成分：高P成分，高Cr 成分，及高Si、添加稀土元素成分，并且采用真空感应熔炼炉炼钢，为提高耐蚀性，乳后采用 喷水雾冷却、控制碳化物析出等试制工艺（在对钢的强度没有明确要求的情况下，让碳保 持在固熔状态，以提高钢的耐腐蚀性），并通过合金成分耐蚀钢的化学成分分析试验验证其 试制成分与设计成分相符。通过酸性盐雾试验和示范工程实际应用结果表明，本专利技术提供 的耐蚀钢的腐蚀速率低于镀锌钢，其全寿命周期成本不到镀锌钢的80%，具有较好的应用 前景。 本专利技术提供的技术方案中： C:0? 03 % ~0? 07%，Si:0? 35 % ~0? 55%，Mn:0? 60 % ~0? 90%，P:0? 07 % ~ 0? 15%，S彡 0? 01%，Cu:0? 20%~0? 60%，Cr:0? 30%~0? 70%，A1 :0? 15%~0? 50%，余 量为Fe。该技术方案采用高P设计，其中的P和Cu为耐蚀元素。Cu作为阴极去极化剂，P 作为阳极去极化剂，二者同时加入，能加速钢表面的均匀腐蚀及Fe2+的氧化，促进钢的表面 形成均匀锈层以减慢腐蚀速度。P在腐蚀过程中还可形成P〇43，起到阴极缓蚀剂的作用，减 慢腐蚀速度；C :0? 03 % ~0? 07 %，Si :0? 15 % ~0? 35 %，Mn :0? 30 % ~0? 70 %，P 彡 0? 015 %， S 彡 0? 01%，Cu :0? 20%~0? 50%，Cr :3. 0%~4. 0%，Ni :0? 20%~0? 50%，Ti 彡 0? 04%， 余量为Fe。该技术方案采用高Cr设计，其中的Cu和Cr为耐蚀合金元素。Cu促进钢均勾 腐蚀并加快Fe 2+的氧化，有助于产生均匀锈层，有助于抑制锈层中形成Fe 304，利于形成非晶 质、保护性能好的锈层。Cr能细化内能锈层晶粒，使锈层致密化。同时C含量较低，防止产 生过多碳化物，进一步提尚耐蚀性；C :0? 03 % ~0? 07 %，Si :0? 60 % ~1. 0 %，Mn :0? 50 % ~0? 90 %，P 彡 0? 015 %， S 彡 0? 01%，Cu :0? 15%~0? 40%，Cr :1. 70%~2. 20%，Mo 彡 0? 30%，As 彡 0? 05%，Re : 0. 006%~0. 015%，余量为Fe。该技术方案采用高Si、添加稀土元素。其中Si、Cr、Cu可附 着于钢表面的锈层里，有效降低锈层晶粒长大，有利于锈层致密化，从而降低腐蚀速度。S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于接地网的耐酸性土壤腐蚀钢，所述耐酸腐蚀钢包括按质量百分比计的下述成分：C：0.03％～0.08％，Si：0.15％～1.0％，Mn：0.30％～0.90％，P≤0.15％，S≤0.01％，Cu：0.15％～0.60％，Cr：0.3％～4.0％，余量为Fe。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡焕青，邵瑰玮，胡霁，文志科，付晶，陈怡，曾云飞，张予，束龙，张玉详，蔡维丽，吴永康，贺伟，陈亮，唐鹏，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网湖北省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11