硬度制造技术

硬度

【技术实现步骤摘要】
硬度550HBW浆体疏浚管用抗延迟开裂耐磨蚀钢板及其生产方法


[0001]本专利技术涉及低合金钢制造领域，特别涉及硬度
550HBW
浆体疏浚管用抗延迟开裂耐磨蚀钢板及其生产方法
。

技术介绍

[0002]在围海造陆
、
航道疏浚
、
岸堤维护等作业中大量泥沙
、
沙砾等固体颗粒以浆体的形式通过疏浚管道进行长距离输送，管体同时承受浆体介质的电化学腐蚀和固体颗粒的磨损及二者的交互作用，特别是海水浆体中含有风化岩
、
珊瑚礁
、
中粗砂时对管体造成的磨蚀更为严重，现有疏浚管线多为普通的
Q235B、Q345B
材质，在苛刻工况条件下的使用寿命较短，甚至不满1年即报废
。
由于失效过程中腐蚀和磨损的交互作用，磨蚀导致的材料失效远高于单纯的腐蚀和磨损之和
。
所以疏浚管用钢不仅要求具有耐磨损性能，还要求具有耐腐蚀特性，从而具有良好的耐磨蚀性能
。
为降低疏浚成本，要求采用更高强度的耐磨蚀钢板制作疏浚管，以提高管线寿命
。
研究显示，高强度钢板在有腐蚀的疏浚作业工况中存在延迟开裂问题，所以高强度疏浚管用耐磨蚀钢必须解决延迟开裂问题
。。
[0003]在提高钢铁材料的耐磨损性能方面，目前已经有很多项相关专利技术公开
。
如中国专利
CN102517509A
公开的“HB500
级耐磨钢板及其制备方法”和中国专利号
CN103397275A
公开的“一种马氏体系列耐磨钢及其制备方法”。
这两个专利在成分设计上均为
C
‑
Mn
基础上添加了大量的合金元素如
Mo、Cu
和
Ni
等合金元素，一方面合金成本较高，同时
Cu
和
Ni
均为耐大气腐蚀钢中常用的耐蚀元素，促进钢表面保护性锈层的形成，在磨蚀过程中增加磨蚀失重，加速材料的磨蚀失效
。
这两个专利涉及钢种硬度在
500HBW
级别，耐磨损性能较好，主要用于工程机械
、
矿山设备等领域
。
在硬度上低于
550HBW
硬度级别，同时由于涉及钢种在成分设计上未考虑抑制腐蚀，所以耐磨蚀性能较差，也未考虑抗延迟开裂特性，所以在腐蚀
+
磨损的工况条件下无法满足使用要求
。
[0004]国外针对耐磨领域也申请
、
公开了大量专利，主要用于工程机械制造，但不涉及具有磨蚀特性的浆体输送领域
。
如日本专利
JP2007231321A、JP2008169443A
公开的“wear resistant steel sheet”和“wear
‑
resistant steel sheet superior in workability and manufacturing method therefor”公开了通过
Ti
和
W
的碳化物析出颗粒提高耐磨性能的方法，成分中同时含有
Cu、Ni、Cr、Mo
等贵重合金元素
。
钢种虽然具有高硬度及耐磨损特性，但前者硬度基本在
396
‑
431HBW
之间，后者则不足
300HBW
，达不到
550HBW
硬度级别，同时基体中大量的碳化物颗粒在腐蚀磨损工况条件下扮演了“阴极”角色，促进电化学腐蚀的发生，耐腐蚀性能降低，恶化了材料的耐磨蚀性能，而且未涉及抗延迟开裂性能，难以满足浆体疏浚环境下的大颗粒尺寸
、
高含量浆体磨蚀要求
。
[0005]还有如中国专利
CN101886225A
公开的“一种耐蚀耐磨钢及其制备方法”，该专利涉及钢种加入了高达
0.4
‑
0.9
％
C、14
‑
16
％
Mn
，且
Mo、Cr
含量均在5‑
10
％，此外还含有一定量的
Pr、Nd
和
Gd
等稀有元素，硬度可达到
52HRC
以上，但大量贵重合金的加入提高了制造成本，同
样未涉及抗延迟开裂特性
。
[0006]而中国专利
CN102776445A、CN108950422A
公开的“一种浆体输送用下贝氏体耐磨钢管及其制造方法”和“硬度
550HB
浆体疏浚管用耐磨蚀钢板及其生产方法”，前者为贝氏体或贝氏体
+
针状铁素体组织，基体硬度不高，抗拉强度只有
600
‑
800MPa
，主要应用于颗粒细小
(
几十
μ
m)
的矿浆或原油输送等磨损轻微的工况环境，不适用于大颗粒
、
高密度的海水浆体输送领域
。
而后者为一种
550HBW
硬度级别的耐磨钢板，具有一定的耐磨蚀性能，适用于疏浚管的加工
。
但作为一种硬度达到
550HBW
的超高强度耐磨蚀钢，其成分设计和性能要求上未考虑抗延迟开裂问题
。
在疏浚作业过程中受到磕碰
、
硬物擦划时钢板容易诱发裂纹萌生，特别是在腐蚀环境下易发生延迟开裂，导致疏浚过程中管体渗漏甚至开裂，影响疏浚作业的顺利进行
。
[0007]在疏浚作业中，作为重要组成部分的疏浚管线在使用过程中管体内外一方面面临腐蚀问题，同时管体外壁不可避免的承受磕碰和硬物擦划
。
当管体钢板的强度较低时，如
Q235B、3Q345B
，可以通过钢板本身的低屈服强度发生形变吸收冲击功进而保证管体的安全；但对高强度钢板特别是屈服超过
1000MPa
的超高强度钢板，在受到此类损伤时由于所承受的损伤应力难以超过钢板屈服强度而无法发生形变，从而导致受创位置裂纹的萌生
、
扩展
。
在腐蚀环境下，裂纹的萌生
、
扩展促进氢的渗透扩散，特别是电化学腐蚀也促进氢的析出和聚集
。
氢原子渗入到钢内部晶格中致使空位浓度升高，进而形成空位团的微孔洞，进一步促进微裂纹的萌发，导致钢板发生脆性开裂，即延迟开裂
。
这将显著影响疏浚作业的正常进行，并缩短疏浚管线的使用寿命，增加疏浚成本
。
钢板的强度越高，越容易受到氢渗透的影响
。
所以在疏浚工况下，即使管体表面没有损伤也存在氢导致的延迟开裂问题
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
硬度
550HBW
浆体疏浚管用抗延迟开裂耐磨蚀钢板，其成分重量百分比为：
C
：
0.28
～
0.32
％，
Si
：
0.1
～
0.3
％，
Mn
：
1.2
～
1.6
％，
P≤0.015
％，
S≤0.005
％，
Al
：
0.02
～
0.04
％，
Cr
：
1.8
～
3.6
％，
Cu
：
0.15
～
0.35
％，
Ni
：
0.05
～
0.15
％，
B
：
0.001
～
0.003
％，
N≤0.005
％；含有
Nb
：
0.01
～
0.03
％
、Ti
：
0.01
～
0.03
％中的一种或两种，余量包含
Fe
和其它不可避免的杂质元素，且需满足：
6.65N
＜
Nb+Ti≤0.04。2.
如权利要求1所述的硬度
550HBW
浆体疏浚管用抗延迟开裂耐磨蚀钢板，其特征在于，还包含
W 0.01
～
0.5
％
、Mo 0.01
～
0.5
％
、Sb 0.01
～
0.2
％
、RE 0.01
～
0.2
％
、V 0.01
～
0.2
％和
Ca 0.001
～
0.01
％中的一种或一种以上
。3.
如权利要求1或2所述的硬度
550HBW
浆体疏浚管用抗延迟开裂耐磨蚀钢板，其特征在于，所述耐磨蚀钢板的屈服强度
≥1400MPa、
抗拉强度
≥1700MPa、
延伸率
≥8
％
、
硬度
550
±
30HBW
，
‑
40℃
低温冲击功值
40≥J
，耐磨蚀性能达到现有普碳钢材料如
Q235B
的3倍；同时在
U
型弯曲
0.1mol/L
盐酸溶液浸泡试验条件下发生开裂的时间在
500h
以上
。4.
如权利要求1或2或3所述的硬度
550HBW<...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋凤明，温东辉，周庆军，刘明亮，唐骜，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：