输电铁塔用600Mpa级耐候螺栓钢自腐蚀匹配方法组成比例

一种输电铁塔用600Mpa级耐候螺栓钢自腐蚀匹配方法，属于输电塔架用耐候螺栓钢技术领域。步骤为：先选用满足600Mpa级输电塔架用耐大气环境腐蚀耐火性能要求的高强螺栓用钢，其中，Cr、Ni和Cu元素重量百分数满足公式0.45≤1/2[Cr]+1/6[Ni]+1/3[Cu]+2/5[Cu]·[Ni]‑1/5[Cr]·[Ni]‑2/5[Cu]·[Cr]·[Ni]≤0.55；生产出的高强螺栓与配套角钢自腐蚀耦合电流控制在±20μA内。优点在于，用于免涂装输电铁塔结构用角钢配套连接使用，具有优异的耐大气腐蚀性能及自腐蚀匹配性能。

【技术实现步骤摘要】
输电铁塔用600Mpa级耐候螺栓钢自腐蚀匹配方法
本专利技术属于输电塔架用耐候螺栓钢
，特别涉及一种输电铁塔用600Mpa级耐候螺栓钢自腐蚀匹配方法。
技术介绍
国外在输电杆塔中应用环保型耐候钢的时间已有40～50年以上，美国和日本应用较早且较为广泛。美国曾于1961年将无喷涂型环保型耐候钢材用于马萨诸塞州Pittsfield近郊输电线路的钢管杆上。日本于1975年，在77kV双回路角钢试验塔中应用SMA系列环保型耐候钢；近几年在美国设计和应用的环保型耐候钢输电线路100多条。国内耐候钢发展及工程应用相对较晚，于2017年启动建设首条(次)免涂装耐候输电线路工程。针对输电铁塔用耐候螺栓，美国钢结构耐候螺栓标准相对比较全面，日本耐候螺栓钢由日本钢厂发起研发及推广应用，新日铁、神户和JFE钢厂均有研发及应用，但未见标准。国内输电铁塔连接用的耐候螺栓钢及产品研究及工程化应用均较少，开发输电铁塔用耐候螺栓钢及产品迫在眉睫。另外，输电铁塔除主体材料角钢外，配套紧固件材料包括4.8、6.8和8.8级螺栓、脚钉以及5级、6级和8级螺母、垫片、不同级别电力金具等多种配套材料。传统铁塔材料全部采用镀锌防腐，不存在多种材料的自腐蚀匹配问题，而采用耐候材质后，存在多种金属材料不同腐蚀电位之间的自腐蚀问题。同时国外耐候桥梁、耐候塔架等长期运行过程中，后期维护较多的是结合部腐蚀问题。因此基体板材与螺栓连接的结合部的腐蚀问题是免涂装耐候钢推广、应用最为关键和最容易出问题的部位，材料匹配成为设计难点。而国内关于耐候螺栓用钢研发相对较少，专利201610944312.7《一种免涂装耐候圆钢的生产方法》、专利201710375650.8《免涂装钢结构用耐工业大气腐蚀高强螺栓钢及制造方法》、专利201710375682.8《免涂装桥梁结构用耐海洋大气腐蚀高强螺栓钢及制造方法》和专利201710375670.5《免涂装桥梁结构用耐工业大气腐蚀高强螺栓钢及制造方法》4项专利都是针对建筑钢结构和桥梁钢结构用10.9级(1000Mpa)适用于不同大气环境下的耐候高强螺栓钢，未见600Mpa级耐候螺栓用钢及产品。本专利技术专利开发的600Mpa级耐候螺栓用钢属于新产品开发，同时提出与板材自腐蚀匹配技术。在未来市场中的竞争能力具有长远的、重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种输电铁塔用600Mpa级耐候螺栓钢自腐蚀匹配方法，解决了普通600Mpa级螺栓不具备耐大气环境腐蚀性能，但是表面镀锌需要每3～5年防腐蚀涂装维护以及涂装过程造成健康危害和环境污染、涂镀成本较高等问题。提供一种适合免涂装耐大气环境腐蚀要求的钢种化学成分及与匹配板材自腐蚀匹配技术，满足输电铁塔30年的设计使用年限。一种输电铁塔用600Mpa级耐候螺栓钢自腐蚀匹配方法，具体步骤及参数如下：1、选用满足600Mpa级输电塔架用耐大气环境腐蚀耐火性能要求的高强螺栓用钢，其组分的重量百分比(％)为：C：0.25-0.35％，Si：0.1-0.3％，Mn：0.2-0.5％，P：0.03-0.15％，Cr：0.20-0.70％，Cu：0.2-0.5％，Ni：0.2-1.2％，其余为Fe和不可避免杂质。其中，Cr、Ni和Cu元素重量百分数满足公式0.45≤1/2[Cr]+1/6[Ni]+1/3[Cu]+2/5[Cu]·[Ni]-1/5[Cr]·[Ni]-2/5[Cu]·[Cr]·[Ni]≤0.55。2、步骤1中的耐候螺栓用钢的热轧原材料轧制规格为φ12-24mm；耐候螺栓用钢的热轧原材料通过钢厂生产，工艺流程为：转炉或电炉→LF精炼→方坯连铸(保护浇注)→加热炉→棒材或高线轧制热轧盘卷或直条；3、生产出的高强螺栓与配套角钢(板材)电位差△E＝E螺栓钢-E角钢≤0.03V，自腐蚀耦合电流控制在±20μA内。输电铁塔角钢材料与紧固件材料在大气环境条件下长期运行，会存在自腐蚀(电偶)现象。而且腐蚀条件越差、环境越恶劣，自腐蚀现象越严重。根据合金成分优化设计、微观组织控制及实际工程铁塔面积、螺栓表面积等措施控制本专利技术钢电位及与匹配钢的电位差、耦合电流的方式，获得具有比配套板材稍高的腐蚀电位，螺栓与配套板材材料电位差控制在0-0.03V范围内，耦合电流控制在±20μA内，能够满足输电铁塔30年的设计使用要求。4、制造成生产规格为M12-24mm的高强螺栓。本专利技术的优点在于，用于免涂装输电铁塔结构用角钢配套连接使用，具有优异的耐大气腐蚀性能及自腐蚀匹配性能。附图说明图1为600Mpa级耐候螺栓钢成分F与配套板材、对比钢4激化曲线图。图2为600Mpa级耐候螺栓用钢成分A、C、F和N与配套板材在模拟大气环境条件下自腐蚀耦合电流曲线。具体实施方式本专利技术采用150和200mm2连铸坯生产φ12-24mm盘条和棒材中得到应用，经下游螺栓加工厂打制螺栓，获得优异的力学、耐候及自腐蚀匹配性能。1、具体实施例中设计钢种化学成分、耐蚀指数I与配套板材的耦合电流见表1；图1中专利技术成分钢F与配套板材电位差控制在0.015V的水平。图2中明600Mpa级耐候螺栓钢与匹配板材耦合电流控制在±20μA内，具有良好的自腐蚀匹配性能；2、采用高线和棒材轧制高强螺栓用热轧材，轧制规格为φ12、20和24mm；3、紧固件加工厂打制成M12、20和24mm规格螺栓后，螺栓产品基础力学性能满足国家标准及电力行业要求，螺栓性能见表2。表1具体实施例中钢种化学成分、耐蚀指数Ia及耦合电流I耦合表2600Mpa级免涂装输电铁塔用耐候螺栓力学性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种输电铁塔用600Mpa级耐候螺栓钢自腐蚀匹配方法，其特征在于，具体步骤及参数如下：1)选用满足600Mpa级输电塔架用耐大气环境腐蚀耐火性能要求的高强螺栓用钢，其组分的重量百分比为：C：0.25‑0.35％，Si：0.1‑0.3％，Mn：0.2‑0.5％，P：0.03‑0.15％，Cr：0.20‑0.70％，Cu：0.2‑0.5％，Ni：0.2‑1.2％，其余为Fe和不可避免杂质；2)步骤1)中的耐候螺栓用钢的热轧原材料轧制规格为φ12‑24mm；工艺流程为：转炉或电炉→LF精炼→方坯连铸→加热炉→棒材或高线轧制热轧盘卷或直条；3)生产出的高强螺栓与配套角钢电位差△E＝E螺栓钢‑E角钢≤0.03V，自腐蚀耦合电流控制在±20μA内；4)制造成生产规格为M12‑24mm的高强螺栓。

【技术特征摘要】
1.一种输电铁塔用600Mpa级耐候螺栓钢自腐蚀匹配方法，其特征在于，具体步骤及参数如下：1)选用满足600Mpa级输电塔架用耐大气环境腐蚀耐火性能要求的高强螺栓用钢，其组分的重量百分比为：C：0.25-0.35％，Si：0.1-0.3％，Mn：0.2-0.5％，P：0.03-0.15％，Cr：0.20-0.70％，Cu：0.2-0.5％，Ni：0.2-1.2％，其余为Fe和不可避免杂质；2)步骤1)中的耐候螺栓用钢的热轧原材料轧制规格为φ12-24mm；工艺流程为：转炉或电炉→LF精炼→方坯连铸→加热炉→棒材或高线轧制热轧盘卷或直条；3)生产出的...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗志俊，徐士新，孙齐松，田志红，马跃，王晓晨，黄耀，吕迺冰，李舒笳，韩军科，
申请(专利权)人：首钢集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11