一种耐SO2及低氯离子浓度腐蚀的建筑用钢及生产方法技术

一种耐SO2及低氯离子浓度腐蚀的建筑用钢及生产方法，属于建筑腐蚀用钢技术领域。该钢成分重量百分数为：C：0.005‑0.05％，Si：0.2‑0.6％，Mn：0.6‑0.8％，P：0‑0.08％，S≤0.01％，Cr：2.0‑4％，N：0.01‑0.02％；根据不同的性能需求，该钢还可含有P：0.06‑0.08％，Cu：0.25‑1％，Ni：0.2‑0.5，Mo：0.1‑0.8％，Al：0.5‑1.0％，余量为Fe。采用真空冶炼‑低温轧制‑控轧控冷的生产方法，通过精选的多组成分优化与工艺优化，得到一种优异腐蚀性能的建筑用钢。优点在于，在碳化后混凝土孔隙液pH值下降，低pH值孔隙液环境降低了钝化膜的稳定性条件下，可以在SO2及低氯离子浓度环境且碳化的混凝土中达到降低腐蚀速率达一倍以上的目的，从而提高建筑结构的全寿命周期的耐久性。

Building steel with corrosion resistance of SO2 and low chloride ion concentration and production method thereof

The utility model relates to a building steel with corrosion resistance to SO2 and low chloride ion concentration and a production method thereof, belonging to the technical field of steel for building corrosion. The steel component weight percentage: C:0.005 0.05%, Si:0.2 0.6%, Mn:0.6 0.8%, P:0 0.08%, S 0.01%, Cr:2.0 4%, N:0.01 0.02%; according to the different performance requirements, the steel can also contain P:0.06 0.08%, Cu:0.25 1%, Ni:0.2 0.5, Mo:0.1 0.8%, Al: 0.5 1%, the rest is Fe. The vacuum smelting low temperature rolling controlled rolling method for production of cold, through the selection of multi component optimization and process optimization, an excellent corrosion resistance of building steel. Advantage is that the decline in concrete pore solution pH value after carbonization, low pH value of pore fluid reduces the stability conditions of passivation film, can reduce the corrosion rate reached more than doubled to SO2 and low concentration of chlorine ion environment and carbonization of concrete, so as to improve the durability of the whole life cycle of building structures the.

【技术实现步骤摘要】
一种耐SO2及低氯离子浓度腐蚀的建筑用钢及生产方法
本专利技术属于耐腐蚀用钢
，特别是提供了一种耐SO2及低Cl-1浓度腐蚀的建筑用钢及生产方法，适用于耐SO2及低氯离子浓度腐蚀环境的公路、桥梁等使用，特别在高碱性的混凝土中使用效果最佳。
技术介绍
Ni-Cu-P系、Cu-Cr系和Cr-AL系等是我国已经开发的耐蚀钢的成分体系。我国在工业大气、桥梁、公路、沼泽地工程等等自然环境非常恶劣的环境条件下使用普通建筑用钢已经无法满足其全寿命周期的要求。1)国内目前的建筑用材均采用的是海沙，其富含低浓度的氯离子，在混净土中长期侵蚀钢基体，可以使得钢的寿命周期大大降低。2)盐碱地、除雪剂、工业废气等环境较为恶劣的使用环境需要既具有抗工业大气腐蚀与低浓度氯离子腐蚀的复合性能的钢种，因此开发此复合功能的一种耐SO2及低Cl-1浓度腐蚀的建筑用钢尤为重要。通常情况下，如果混凝土孔隙液内氯离子浓度极低，钢筋表面钝化膜基本不会被破坏，同时高碱性条件下，钝化膜受损后也具备一定的自身修复能力，会重新弥合。当混凝土孔隙液中氯离子达到一定浓度，且具备反应发生的其他必要条件(水和氧)时钢筋才会发生锈蚀。因此，人们把引起钢筋腐蚀的最低氯离子浓度称之为引起钢筋腐蚀的“临界值”。考虑到混凝土体系的复杂性、腐蚀影响因素的多样性以及测试方法的不统一性等因素，引起钢筋腐蚀的氯化物浓度“临界值”仍无统一数值。一旦氯离子浓度达到了钢筋锈蚀的临界值以上，普通钢逐渐开始锈蚀，锈层产物体积膨胀，导致混凝土开裂，直至建筑物寿命失效。本专利技术开发一种复合功能的耐SO2及低Cl-1浓度腐蚀的建筑用钢，提高钢筋锈蚀临界值的同时，降低钢筋锈蚀速率，从而延长建筑物的全寿命周期。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种耐SO2及低Cl-1浓度腐蚀的建筑用钢及生产方法，通过一定的成分添加与多组成分优化后，其耐SO2及低Cl-1浓度性能得到一定程度的提高与改善。本专利技术的一种耐SO2及低Cl-1浓度腐蚀的建筑用钢成分重量百分数为：C：0.005-0.05％，Si：0.2-0.6％，Mn：0.6-0.8％，P：0-0.08％，S≤0.01％，Cr：2.0-4％，N：0.01-0.02％，余量为Fe。本专利技术的一种耐SO2及低Cl-1浓度腐蚀的建筑用钢成分重量百分数为：C：0.005-0.05％，Si：0.2-0.6％，Mn：0.6-0.8％，P：0.06-0.08％，S≤0.01％，Cr：2.0-4％，Cu：0.25-1％，Ni：0.2-0.5，N：0.01-0.02％，余量为Fe。本专利技术的一种耐SO2及低Cl-1浓度腐蚀的建筑用钢成分重量百分数为：C：0.005-0.05％，Si：0.2-0.6％，Mn：0.6-0.8％，P：≤0.03％，S≤0.01％，Cr：2.0-4％，Mo：0.1-0.8％，Al：0.5-1.0％，N：0.01-0.02％，余量为Fe。C含量过高，易于形成更多的腐蚀电池与铬的碳化物析出，加速腐蚀，因此，碳含量的范围为0.005-0.05％；Cr是主要耐腐蚀元素，在体系中[Cl-]/[OH-]的比值较低的条件下，它在钢表面形成致密的FexCr1-xOH等保护性的钝化膜，Cr含量越高，其钝化膜的致密性越坚固，考虑到成本、控冷等因素后，通过大量的成本配比试验与控轧控冷试验研究后，优选的Cr含量范围2.0-4％。Cu是较好的抗大气腐蚀与抗氯离子腐蚀的元素，其与P元素配合使用可以使得耐腐蚀性能大大提高，为了防止热加工过程中易于出现Cu脆，一般在钢种按照Cu：Ni比为2:1或1:1，添加一定量的Ni元素。同时Ni可以显著提高钢基体的自腐蚀点位，又能稳定奥氏体，使得奥氏体更加均匀。Mo是良好的抗点蚀元素，Mo的添加可以显著改善Cr钢在氯离子环境中的抗点蚀性能，本专利技术选择0.1-0.8％的Mo，用于较为严酷环境中的耐蚀性能。Al元素具有良好的耐大气腐蚀性能，它与Cr的匹配使用，可以显著改善铬钢的腐蚀性能，当Cr：AL比为2-8时，二者混合添加作用更佳。一种耐SO2及低Cl-1浓度腐蚀的建筑用钢的生产方法，其特征在于，生产工艺及控制的技术参数如下：铁水脱硫预处理→顶底富吹转炉冶炼→LF炉精炼→全保护连铸→方坯尺寸为150*150mm→加热炉加热→控制轧制与控制冷却→冷床空冷；加热炉加热，奥氏体化，合金元素固溶，固溶温度为1200℃±20℃；轧制间采用控轧控冷，控制轧制温度在两相区范围内，控制轧制温度区间范围为830℃-880℃，轧制后的控冷范围为450-830℃，以冷速50-200℃/s速度降温至组织转变区间，组织转变以空冷方式进行。碳化后混凝土孔隙液pH值下降，严重时可达到8.5-9.0，低pH值孔隙液环境降低了钝化膜的稳定性。当混凝土发生严重的碳化后，混凝土对钢筋的保护作用降低了。腐蚀反应体系中[Cl-]/[OH-]的比值是钢筋腐蚀的一个主要临界点与因素，一般混凝土碳化后，在低氯离子浓度的条件下，该比值也较大，严重影响建筑用钢的全寿命周期的耐久性。本专利技术的建筑用钢通过添加2-4％的Cr元素同时按照一定比例添加Cu、P、Ni或者Mo、Al等元素后，[Cl-]/[OH-]的比值为0.6-0.7开始锈蚀，同时锈蚀开始后可以在低氯离子浓度环境且碳化的混凝土中达到降低腐蚀速率达一倍以上的目的，从而提高建筑结构全寿命周期的耐久性。本专利技术的优点在于，在碳化后混凝土孔隙液pH值下降，低pH值孔隙液环境降低了钝化膜的稳定性条件下，可以在SO2及低氯离子浓度环境且碳化的混凝土中达到降低腐蚀速率达至少一倍以上的目的，从而提高建筑结构的全寿命周期的耐久性。附图说明图1为本专利技术实施例提供的建筑用钢贝氏体显微组织照片图。图2为本专利技术实施例提供的建筑用钢铁素体+珠光体的显微照片图。图3为本专利技术实施例提供的建筑用钢在模拟腐蚀液中的腐蚀性能图。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术做进一步说明：一种耐SO2及低Cl-1浓度腐蚀的建筑用钢的化学成分及质量百分比为：成分1：C：0.005:％，Si：0.25％，Mn：0.65％，P：0.05％，S:0.005％，Cr：3.0％，N：0.01％，余量为Fe。成分2：C：0.05:％，Si：0.6％，Mn：0.8％，P：0.08％，S:0.005％，Cr：2.0％，N：0.02％，Cu：0.25％，Ni：0.2％，余量为Fe。成分3：C：0.04:％，Si：0.5％，Mn：0.7％，P：0.07％，S:0.005％，Cr：2.5％，N：0.02％，Cu：0.3％，Ni：0.2％，余量为Fe。成分4：C：0.03:％，Si：0.4％，Mn：0.6％，P：0.02％，S:0.005％，Cr：4.0％，N：0.015％，Mo：0.8％，Al：0.5％，余量为Fe。成分5：C：0.02:％，Si：0.5％，Mn：0.6％，P：0.03％，S:0.005％，Cr：3.0％，N：0.015％，Mo：0.6％，Al：1.0％，余量为Fe。生产工艺为：铁水脱硫预处理→顶底富吹转炉冶炼→LF炉精炼→全保护连铸→方坯尺寸为150×150mm→加热炉加热→控制轧制与控制冷却→冷床空冷；加热炉加热，奥氏体化，合金元素固溶，固溶温度为1200℃；轧制间采用控轧控冷，控制轧制温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐SO2及低氯离子浓度腐蚀的建筑用钢，其特征在于：成分重量百分数为：C：0.005‑0.05％，Si：0.2‑0.6％，Mn：0.6‑0.8％，P：0‑0.08％，S≤0.01％，Cr：2.0‑4％，N：0.01‑0.02％，余量为Fe。

【技术特征摘要】
1.一种耐SO2及低氯离子浓度腐蚀的建筑用钢，其特征在于：成分重量百分数为：C：0.005-0.05％，Si：0.2-0.6％，Mn：0.6-0.8％，P：0-0.08％，S≤0.01％，Cr：2.0-4％，N：0.01-0.02％，余量为Fe。2.根据权利要求1所述的建筑用钢，其特征在于：P：0.06-0.08％，另加Cu：0.25-1％，Ni：0.2-0.5。3.根据权利要求1所述的建筑用钢，其特征在于：P：≤0.03％，另加Mo：0.1-0.8％，Al：0.5-1.0％。4.根据权利要求1、2或3所述的建筑用钢，其特征在于：所述的钢组织为铁素体+珠光体或铁素体+马氏体或贝氏体。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：晁月林，周玉丽，孙齐松，程四华，王勇，邸全康，柳洋波，
申请(专利权)人：首钢总公司，
类型：发明
国别省市：北京,11