热带海洋大气环境混凝土结构用耐蚀钢筋用钢及生产方法技术

本发明专利技术公开一种热带海洋大气环境混凝土结构用耐蚀钢筋及其生产方法，属于耐蚀材料技术领域。钢筋的化学成分重量百分比为：C：0.16～0.21％、Si：0.35～0.65％、Mn：0.70～1.20％、P：≤0.030％、S：≤0.030％、Cr：0.40～1.00％、Cu:≤0.35、Ni：≤0.45％；Mo：0.10～0.20％、Ti：≤0.025％、V：0.030～0.050％，N≤0.0080％，余量为Fe及不可避免的杂质。在碳钢钢筋基础上添加少量合金元素，通过优化合金元素含量及比例，得到耐蚀性能优异的新型钢筋。本发明专利技术的耐蚀钢筋用钢满足热带海洋大气环境混凝土结构的力学性能和焊接性能要求，其耐蚀性能是HRB400E钢筋的2～4倍，可以有效的延长钢筋混凝土结构耐久性。

【技术实现步骤摘要】
热带海洋大气环境混凝土结构用耐蚀钢筋用钢及生产方法
本专利技术属于耐蚀材料领域，涉及到一种热带海洋大气环境混凝土结构用耐蚀钢筋用钢及生产方法。
技术介绍
钢筋在混凝土结构中起着骨架支撑作用，是目前工程建材中一种主要的常用材料，在房屋、跨海大桥以及公路等工业与民用建筑领域应用广泛。钢筋混凝土的理论服役年限较长，但在实际工程中却存在许多的钢筋混凝土过早失效的案例，不仅增加了维护成本，还造成了能源与资源的极大浪费。据统计，我国内陆民用建筑的混凝土结构在使用15～25年后就会出现混凝土剥落的现象；然而沿海地区民用建筑使用10年左右就已经出现钢筋锈蚀、剥落的现象，造成这种现象的原因是由于地区环境条件差异造成的。泰国的气候条件相比我国更为苛刻，对钢筋混凝土结构的耐久性要求更高。为了延长热带海洋大气环境钢筋混凝土结构的耐久性，重点在于解决钢筋母材耐蚀性。因此，开发耐蚀性能高的钢筋成为国内外工程界关注的热点问题。目前，国内外对提高钢筋耐蚀性的的防护技术主要包括两大类：(1)表面涂镀层钢筋，是在钢筋表面添加具有保护性的涂层，使钢基体与腐蚀介质分离开来，从而降低钢筋的腐蚀速率；(2)基体耐蚀钢筋，是指通过在普通钢筋中添加一定量的合金元素，从而提高钢筋基体的耐蚀性。专利号为201020574823.2的“一种环氧钢筋的改进结构”专利技术专利，该专利在钢筋上先利用化学方法镀覆有镀锌层，再在镀锌层之利用物理方法涂覆了一层环氧树脂涂层，双重的保护作用令钢筋的耐腐蚀能力更强，然而，镀锌钢筋表面镀锌层腐蚀快、耐蚀性提升有限且焊接困难；专利号为201510549858的“一种耐氯离子腐蚀的不锈钢钢筋的制备方法”，该专利研发了一种不锈钢钢筋，其耐蚀性于316L不锈钢钢筋，但是钢筋中含有2.0～8.0％的Cr和1.50～2.50％的Mo，合金元素含量较高，钢筋的成本高昂。《海洋工程混凝土用高耐蚀性合金带肋钢筋》标准规定合金元素含量：C≤0.08％、Si≤0.80％、Mn≤2.50％、P≤0.02％、S≤0.02％、Cu≤0.50％、Cr：7.0～10.0％、Mo：0.8～1.8％、Sn≤0.3％、V：0.03～0.15％，该钢筋合金元素含量较高，价格远高于普通钢筋，工程中无法大量使用；钢铁研究总院于2014年发布了《钢筋混凝土用耐蚀钢筋》行业标准，标准规定合金元素含量C≤0.21％、Si≤0.80％、Mn≤1.60％、P≤0.03％、S≤0.03％、Cu：0.2～0.6％、Cr：0.3～1.6％、Ni≤0.65％、Mo≤0.3％，该钢筋生产成本低，耐蚀性增强，但目前尚不清楚最优耐蚀性能低合金钢筋中合金元素含量与配比。基于以上原因，开发一种耐氯离子腐蚀性能优良，且制造成本相对低廉的新型耐蚀钢筋产品具有广阔的应用前景。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种热带海洋大气环境混凝土结构用耐蚀钢筋用钢及生产方法，依照《钢筋混凝土用耐蚀钢筋》行业标准，在碳钢钢筋基础上添加少量合金元素，通过优化合金元素含量及比例，得到具有相对优异耐腐蚀性能的低合金钢筋，同时该钢筋生产成本较低，工艺操作性强，适合企业大量推广使用。本专利技术提供一种热带海洋大气环境混凝土结构用耐蚀钢筋用钢，钢筋的化学成分重量百分比为：C：0.16～0.21％、Si：0.35～0.65％、Mn：0.70～1.40％、P：≤0.030％、S：≤0.030％、Cu≤0.35％、Ni≤0.45％、Mo：0.10～0.20％、Cr：0.40～1.00％、Ti：≤0.025％、V：0.030～0.050％，N≤0.0080％，余量为Fe及不可避免的杂质。一种热带海洋大气环境混凝土结构用耐蚀钢筋用钢的生产方法，所述耐蚀钢筋用钢的制造方法为：钢水经过铸造后得到钢坯，然后热轧成一定厚度的薄板状。所述热轧过程中钢坯加热温度为1050～1150℃，加热时间1.5～2h。所述热轧过程中初轧温度1000～1100℃，终轧温度为900～1000℃进一步地，所述钢筋用钢的金相组织为铁素体和珠光体。进一步地，所述钢筋用钢屈服强度Rel：420～470MPa，抗拉强度Rm：530～680MPa，断后伸长率A：22～32％，总伸长率Agt：10～16％。本专利技术钢筋成分分析如下：C含量高低会直接影响钢筋的强度。碳含量过高会使得钢筋的强度、硬度提高，塑性、韧性降低。在碱性环境中，对于含铬Cr的钢筋，C含量过高会固溶钢中Cr含量，影响钢筋表面钝化膜的形成，因此本专利技术中将C含量控制在0.16～0.21％范围之内。Si的主要作用是起到脱氧和强化的作用，Si含量较高时，会导致焊接过程中焊材的浪费，也会影响到焊缝的质量；Si含量较低时，会导致钢筋中的氧气含量较高，生成较多的夹杂物，因此本专利技术中将Si含量控制在0.35～0.65％范围之内。Mn的含量对焊接性能影响显著。Mn含量较低时，钢筋中残留氧含量较高，使得腐蚀速率升高；Mn含量较高时，钢筋强、硬度增加，可焊性变差，焊缝中会出现大量的夹杂物，因此0本专利技术中将Mn的含量控制在0.70～1.20％范围之内。S、P作为钢筋中杂质元素，当钢筋中P元素含量过高，钢筋的低温力学性能、焊接性能变差；当S元素含量过高，容易形成FeS和MnS夹杂，降低钢筋耐蚀性能，因此本专利技术中将P含量控制在≤0.030％范围之内，S含量控制在≤0.030％范围之内。Cr能提高钢筋表面钝化膜的致密度，提高耐蚀性。混凝土中，Cr会参与钝化膜的形成，形成富Cr双层钝化膜致密性好，提高钢筋基体的耐蚀性；当钢筋中Cr元素含量过高时，一方面会导致钢筋的生产成本增加，另一方面会导致焊接性能变差，焊缝耐腐蚀能力不足，因此本专利技术中将Cr含量控制在0.40～1.00％范围之内。Mo在钢中起到提高耐点蚀和耐缝隙腐蚀的能力。含量越高钢筋耐点蚀能力越强；Mo含量过高会使钢的抗氧化性发生恶化，导致钢强度增大，可焊性变低，因此本专利技术中将Mo含量控制在0.10～0.20％范围之内。Mo、Cr具有协同效应，Mo与C可形成细小的碳化物，阻碍C与Cr的结合，提高Cr的钝化效果，促进Cr形成致密钝化膜；Mo结合Cr可以提高钢筋耐腐蚀性能。Ti能与氧气反应，降低钢筋中的夹杂物。在焊接过程中能保证焊接接头的塑性与韧性，避免钢筋焊接冷弯后开裂，因此本专利技术中将Ti含量控制在≤0.025％范围之内。V属于微合金强化元素，能起到析出强化的效果，有一定的细化晶粒作用，可以显著提高钢的强度，因此本专利技术中将V含量控制在0.030～0.050％范围之内。本专利技术具有以下优点及有益效果的一种或多种：(1)本专利技术的耐蚀钢筋用钢合金元素含量低，生产工艺简单，性价比高，可操作性强，适合企业大批量推广使用。(2)本专利技术的耐蚀钢筋相比不锈钢筋与涂层钢筋来说，使用该钢筋用钢不仅可以降低建筑成本，还可显著提高建筑物的使用寿命，减少后期维护费用。(3)本专利技术的耐蚀钢筋与普通碳钢钢筋同时进行周期浸润实验与大气暴露实验，结果表明本专利技术的耐蚀钢筋腐蚀速率较低，其耐蚀性能是普通碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热带海洋大气环境混凝土结构用耐蚀钢筋，其特征在于，所述钢筋的化学成分(重量百分比)为：C：0.16～0.21％、Si：0.35～0.65％、Mn：0.70～1.20％、P：≤0.030％、S：≤0.030％、Cr：0.40～1.00％、Cu≤0.35％、Ni≤0.45％、Mo：0.10～0.20％、Ti：≤0.025％、V：0.030～0.050％，N≤0.0080％，余量为Fe及不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种热带海洋大气环境混凝土结构用耐蚀钢筋，其特征在于，所述钢筋的化学成分(重量百分比)为：C：0.16～0.21％、Si：0.35～0.65％、Mn：0.70～1.20％、P：≤0.030％、S：≤0.030％、Cr：0.40～1.00％、Cu≤0.35％、Ni≤0.45％、Mo：0.10～0.20％、Ti：≤0.025％、V：0.030～0.050％，N≤0.0080％，余量为Fe及不可避免的杂质。


2.根据权利要求1所述的一种热带海洋大气环境混凝土结构用耐蚀钢筋的生产方法，其特征在于，钢水经过铸造后得到钢坯...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈克东，柳伟，刘翔，李世民，范玥铭，董宝军，王健星，张天翼，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，北京科技大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21