一種耐高溫酸性氯離子腐蝕鋼板及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及船用鋼板技術領域，尤其涉及一種耐高溫酸性氯離子腐蝕鋼板及其制 造方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，原油的大量進口在一定程度上解決了中國原油資源的消耗需求。但進口 高硫、高酸原油對原油儲存和運輸設備造成了嚴重的腐蝕，其腐蝕問題帶來許多潛在的安 全隱患，也是近年來人們關注的焦點之一。原油船貨油艙是承載原油的主體結構，底板的保 護是預防原油泄漏的關鍵。近幾年一些研究發現，在實際大型油輪貨油艙中，內底板出現嚴 重的點狀腐蝕，嚴重威脅了原油的運輸安全。
[0003] 通過研究發現，造成貨油艙內底板嚴重局部腐蝕的因素如下：在貨油艙的底部積 聚了從原油中分離出的酸性鹽水，據分析，該滯留鹽水中氯離子的濃度在10~30%。同時， 由于原油的固態雜質、上甲板腐蝕產物、淤渣等在內底板上沉積，破壞了鋼板表面的均勻狀 態，內底板與這些附著物形成局部電池，從而在鋼板表面發生局部腐蝕，基體金屬陽離子的 水解導致pH急劇降低至1. 0以下，因而在高濃度C1的酸性環境下點蝕坑迅速擴展。此外， 在實際原油運輸過程中，為了增加原油在艙內的流動性，通常采用蒸汽管對艙內的原油進 行加熱，其溫度接近50°C，這導致了貨油艙內底板腐蝕的進一步加快。
[0004] 目前，船用耐酸腐蝕鋼大多采用添加大量的耐腐蝕元素方法來提高鋼種的耐腐蝕 性能，但是耐腐蝕元素價格昂貴，大量地使用耐腐蝕元素會增加船用耐酸腐蝕鋼的冶煉成 本。此外，《原油油船貨油艙耐腐蝕鋼材檢驗指南》中規定模擬內底板工況條件實驗溫度為 30±2°C，目前船用內底板耐酸腐蝕鋼主要針對鋼板在恒溫30°C時的耐腐蝕性能，但在實際 油輪服役時內底板的溫度可能會更高，達到50°C，而這些材料在高溫下的耐蝕性未得到體 現，從而增大使用過程中原油泄漏的的危險性。
【發明內容】
[0005] 鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種耐高溫酸性氯離子腐蝕鋼板及其制造方 法，用以解決現有船用耐酸性氯離子腐蝕鋼板成本高、船用內底板耐酸腐蝕鋼在高溫酸性 氯離子腐蝕介質中使用壽命低、安全性低從而增大使用過程中原油泄漏的危險性的問題。
[0006] 本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：
[0007] 本發明的耐高溫酸性氯離子腐蝕鋼板，其包括：以質量百分比計，C:0. 01~ 0· 3%、Si:0· 02 ~2· 0%、Μη:0· 1 ~2. 0%、S芻 0· 01%、P:芻 0· 05%、A1 :0· 01 ~0· 1%、 Ni:0· 05 ~2. 0%、Cu:0· 05 ~2. 0%、Cr:0· 005 ~1. 0%、Sn:0· 05 ~0· 3%、Se:0· 0005 ~ 0· 3%、Ti:0· 005~0· 2%、Nb:0· 003~0· 3%，其余為Fe和不可避免的雜質；
[0008] 所述鋼板滿足耐點蝕指數I<〇· 1，
[0009] 其中，I= {1 - (Cu+Cr+Ni)。.262}X{1 - (Sn+Se)。.716}。
[0010] 進一步地，所述鋼板還包括：以質量百分比計，Sb:0.01~0.3%、Te:0.01~ 0· 3%、W:0· 0005 ~0· 3%、Mo:0· 0005 ~0· 3%、Co:0· 0005 ~0· 3%、REM:0· 0005 ~0· 3%、Ca:0· 0005 ~0· 2%、Mg:0· 0005 ~0· 2%、Sr:0· 0005 ~0· 2%、Ba:0· 0005 ~0· 2%、B: 0· 0001%~0· 05%、V:0· 01 ~0· 1%。
[0011]其中，所述鋼板滿足碳當量Ceq彡0·38,其中Ceq= [C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+ Cu)/15]〇
[0012] 進一步地，所述C含量優選為0· 02~0· 2%。
[0013] 進一步地，所述Si含量優選為0· 02 %~0· 5 %。
[0014] 進一步地，所述Μη含量優選范圍為0.3~1.6%。
[0015] 進一步地，所述S含量優選范圍為0.002~0.01 %。
[0016] 進一步地，所述Ρ含量優選為0.0080%。
[0017] 對上述耐高溫酸性氯離子腐蝕鋼板的化學成分范圍（以質量百分比計），進行如 下說明：
[0018]C是提高鋼板強度的有效元素。本發明中為了獲得所需要的強度，C含量需要在 0. 01%以上，但是當其含量超過0. 3%時，會使船體鋼的韌性和焊接性降低，因此，C的范圍 是0. 01~0. 3%。為了同時兼顧強度和韌性，C的優選范圍是0. 02~0. 2%。
[0019]Si是通常采用的脫氧元素，而且能提高船體鋼的強度。為了確保脫氧效果和所需 要的強度，Si含量需要在0. 02%以上，但是當其含量超過2. 0%時，會導致熱乳鋼板鱗皮難 以剝離，引起表面缺陷，從而對耐局部腐蝕性能不利。同時，Si含量過高會使船體鋼的韌 性和焊接性變差。因此，為了保證船體鋼的耐蝕性，韌性和焊接性，優選考慮Si的上限為 0· 5%〇
[0020]Μη是提高鋼強度的元素，本發明中為了獲得所需要的強度，Μη含量需要在0. 1% 以上，但是當其含量超過2. 0 %時，會使船體鋼的韌性和焊接性降低，因此，Μη的范圍是 0. 1~2.0%。為了在確保強度的同時，抑制使耐蝕性變差的夾雜物形成，優選為0.3~ 1. 6%的范圍。
[0021] Ρ是鋼中的雜質元素，當鋼中Ρ含量超過0. 05%時，會導致局部腐蝕速率的加劇， 而且會使船體鋼的韌性和焊接性變差，所以Ρ的上限為0. 05%。少量Ρ對船體鋼的耐蝕性 有利，優選Ρ含量為〇. 0080 %。
[0022]S是鋼中不可避免存在的有害元素，會形成MnS夾雜物，作為局部腐蝕的起點，而 且S的存在會降低船體鋼的韌性和焊接性，因此，其含量要盡可能地減少。特別是S含量超 過0. 01 %時，會導致船體鋼的耐局部腐蝕性急劇降低，所以S的含量應在0. 01%以下。另 外，當S含量低于0. 002%時會導致船體鋼的成本增加，因此優選選擇的下限為0. 002%。
[0023]A1是鋼中的脫氧元素，同樣有利于提高船體鋼在酸性條件下耐腐蝕性的元素，因 此含量應該大于0. 01 %，但是剛A1含量高于0. 1 %時會影響船體鋼的韌性和焊接性能。
[0024]Cu是提高鋼耐點蝕性能的必須添加元素，其在船體鋼的表面形成致密的硫化物薄 膜，或在點蝕坑底部形成難溶性的鹽，從而阻礙了點蝕坑向基體深度方向的擴展。為了達到 保護效果，Cu含量應高于0. 05%。但當Cu含量超過2. 0%以后，會使船體鋼的熱加工性能 和焊接性惡化。因此Cu的含量范圍應為0. 05~2. 0%。
[0025]Ni同樣是提高耐蝕性的元素，通常與Cu配合使用。為了達到保護效果，Ni含量應 在0. 05%以上。但是當Ni含量超過2. 0%以后，其效果達到飽和，不僅會帶來成本的增加， 而且使船體鋼的加工性能和焊接性惡化。因此Ni含量的范圍應為0. 05~2. 0%。
[0026] Cr是對鋼耐蝕性有利的元素，其在鋼表面形成致密保護膜，阻礙了C1的侵入，從 而抑制了點蝕的擴展。為了達到保護效果，Cr的含量應在0.005%以上，但當Cr含量超過 1. 0%以后，會使船體鋼的加工型和焊接性變差，所以Cr含量的范圍應該為0. 005~1. 0%。
[0027]Se和Sn是本發明的重要元素，能顯著提高鋼在酸性介質中的耐蝕性，尤其是在較 高的溫度下，具有優異的耐點蝕作用，其在船體鋼表面形成致密的保護膜，同時通過提高鋼 板表面pH值，從而大大提高了鋼的耐點蝕性能。為確保貨油艙環境下的腐蝕防護要求，要 求Sn含量大于0. 05 %，Se含量要大于0. 0005 %。但是當Se、Sn含量大于0. 3 %時會使船 體鋼的加工性和焊接性降低，因此Se、Sn含量應在0. 3%以下。
[0028] Sb，Te有效地通過提高點蝕部位的pH值來提高耐點蝕性，而且在船體鋼的表面 形成對應的氧化物，致密地覆蓋在鋼的表面，抑制了腐蝕的進行。上述效果即使在雜質級 別的含量也能夠達到，但為了獲得更顯著的添加效果，其含量在0.01%以上，但當含量超過 0. 3%以后，上述的效果會達到飽和，所以Sb，Te的含量范圍是0. 01~0. 3%。
[0029]W、Mo、Co對降低局部腐蝕擴展速度有顯著的效果。在腐蝕的過程中形成致密的 銹層，阻礙了C1的侵入，從而抑制了點蝕的擴展，減緩了鋼板的腐蝕。W、Mo、Co含量在 0. 0005%以上時能達到上述的效果，但超過0. 3%時，反而會使船體鋼的耐局部腐蝕性能降 低，而且增加了成本。因此其成分范圍是0. 0005~0. 3%。
[0030] Ca、Mg、Sr、Ba都對鋼的耐蝕性有利，其在腐蝕反應時溶于水而成為堿，從而抑制了 鋼板表面PH值的下降，顯著提高了鋼的耐局部腐蝕性。此外，這些元素還能對鋼中的惡性 硫化物夾雜進行改性處理，進一步提高耐局部腐蝕性能。因此為了達到保護效果，Ca、Mg、 Sr、Ba含量應在0. 0005%以上，但含量超過0. 2 %以后，會使鋼的加工型和焊接性變差，所 以其含量范圍應該為〇. 0005~0. 2%。
[0031] 稀土元素（REM)能有效地控制夾雜物的形態，對提高鋼的耐局部腐蝕性有利。此 外，