《一種低合金耐硫酸露點腐蝕鋼板及其製造方法》是鞍鋼股份有限公司於2009年9月18日申請的專利，該專利的申請號為2009101875122，公布號為CN102021498A，授權公布日為2011年4月20日，發明人是郭曉宏、張序平、王東明、劉志偉、劉鳳蓮。
《一種低合金耐硫酸露點腐蝕鋼板及其製造方法》公開一種低合金耐硫酸露點腐蝕鋼板及其製造方法，鋼其組成成分重量百分配比（Wt％）為：C：0.02％～0.15％，Si：0.15％～0.55％，Mn：0.50％～1.60％，P：≤0.020％，S：≤0.020％，Ni：0.08％～0.30％，Cu：0.20％～0.60％，Cr：0.30％～1.50％，Bi：0.02％～0.30％，Als：0.015％～0.045％，餘量為Fe和不可避免的雜質。將按上述配比冶煉後的鋼錠在1220～1250℃均熱，軋制，終軋溫度大於850℃，軋後空冷。該發明特點是能夠在含高硫的燃料燃燒所產生排氣的硫酸露點腐蝕環境下具有良好的耐腐蝕性能。
2016年12月7日，《一種低合金耐硫酸露點腐蝕鋼板及其製造方法》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
基本介紹
- 中文名：一種低合金耐硫酸露點腐蝕鋼板及其製造方法
- 公布號：CN102021498A
- 授權日：2011年4月20日
- 申請號：2009101875122
- 申請日：2009年9月18日
- 申請人：鞍鋼股份有限公司
- 地址：遼寧省鞍山市鐵西區鞍鋼廠內
- 發明人：郭曉宏、張序平、王東明、劉志偉、劉鳳蓮
- Int.Cl.：C22C38/58(2006.01)I、C22C38/42(2006.01)I、C22C38/46(2006.01)I、C22C38/48(2006.01)I、C22C38/50(2006.01)I等
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
在石油、化工、電力等行業的裝置中，耐硫酸露點腐蝕一般出現在鍋爐預熱器和省煤氣設備，以及輸送管道和洇囪上。鍋爐所用的燃料如重油和煤中都含有大量的硫（S），經燃燒分解成二氧化硫（SO2）和三氧化硫（SO3），在露點溫度與水蒸汽結合變成硫酸（H2SO4）由稀變濃對設備有強烈的腐蝕作用。
耐硫酸露點用鋼是一種既耐硫酸露點腐蝕又耐大氣腐蝕鋼種。耐硫酸露點腐蝕鋼合金成分設計繼1933年誕生於美國的耐候鋼之後，對硫酸露點凝結現象的研究，發現含有一定Cu、P、Cr、Ni等合金元素的CORTEN鋼具有一定的耐蝕性，以此為開端將這種低合金鋼首次開始套用於鍋爐的空氣預熱器。最初發現鋼中添加0.2％～0.5％的銅可以極大地提高鋼對各種濃度硫酸的耐蝕性，銅成為耐硫酸露點腐蝕鋼的基本成分之一。
日本開發的耐硫酸露點腐蝕鋼按照使用環境主要劃分為兩類：（1）以0.2％～0.5％Cu、＞0010％S為基體，添加少量Sn和Sb元素，其化合物成為對氫發生反應的抑制劑；（2）對於高溫、高濃度硫酸的第IV腐蝕環境，把和CORTEN鋼同系統的Cu、Cr或者Cu、Cr、Ni作為基礎開發的。如特公昭43-14585號公報所述，複合添加Cu、Sb具有耐硫酸露點腐蝕性能並得以套用證實。
中國國內對於耐硫酸露點腐蝕鋼的研製和開發起步較晚，成分體系及使用標準一般借鑑日本的鋼種，其中典型的有寶鋼股份公司的B485NL、鞍鋼的10Cr1Cu，此外江陰特鋼的ND（09CuCrSb）鋼、濟鋼的12MnCuCr及寶鋼一鋼公司的NS耐硫酸露點腐蝕鋼產品。
針對硫酸露點腐蝕問題，中國國內外一直在開發硫酸環境中耐腐蝕鋼材，如特公昭43-14585號公報所述，複合添加Cu、Sb具有耐硫酸露點腐蝕性能並得以套用證實，中國“耐硫酸露點腐蝕無縫鋼管用低合金鋼09CuCrSb（ND鋼）”（公開號：03130825.2）以上其雖然考慮耐腐蝕元素的合金配比，由於含有Sb元素使鋼材的加工性能受到影響；美國的CORTEN鋼以及中國國內的寶鋼股份公司的B485NL、鞍鋼的10Cr1Cu，濟鋼的12MnCuCr為Cr、Cu系鋼（公開號：90101258.0），但在Cr、Cu系成分設計中省略了耐硫酸露點良好的元素Sn和Sb，在高硫燃料的環境中其耐蝕性並不理想。
對於硫含量超過2％的含高硫燃料來講，硫含量增高時，排氣中的硫酸濃度增高，隨著溫度降低硫酸的凝結量增大，這比含低硫燃料的場合苛刻得多，對鋼的腐蝕性也越強，因此，在硫小於2％比較溫和的環境可發揮耐腐蝕鋼種，在高硫燃料的環境中就很難趕到耐腐蝕性的作用。
如上所述，所期望的無論在低硫或高硫（硫含量超過2％）的條件下均能發揮良好的耐腐蝕性能的鋼板，現在還沒有更適宜的生產技術。
發明內容
專利目的
《一種低合金耐硫酸露點腐蝕鋼板及其製造方法》針對上述耐硫酸露點腐蝕鋼板存在的問題，提供一種在使用含高硫的燃料燃燒所產生排氣的硫酸露點腐蝕環境具有良好的耐腐蝕性能的鋼板及製造方法。
技術方案
《一種低合金耐硫酸露點腐蝕鋼板及其製造方法》鋼其組成成分重量百分配比（Wt％）為：C：0.02％～0.15％，Si：0.15％～0.55％，Mn：0.50％～1.60％，P：≤0.020％，S：≤0.020％，Ni：0.08％～0.30％，Cu：0.20％～0.60％，Cr：0.30％～1.50％，Bi：0.02％～0.30％，Als：0.015％～0.045％，餘量為Fe和不可避免的雜質。
《一種低合金耐硫酸露點腐蝕鋼板及其製造方法》鋼成分中還可添加Nb、Ti、V等微量元素一種或二種以上，總量不超過0.22％。
該鋼板的生產工藝為：將按上述配比冶煉後的鋼錠在1220～1250℃均熱，軋制，終軋溫度大於850℃，軋後空冷。可用於生產低合金耐硫酸露點腐蝕鋼板。
《一種低合金耐硫酸露點腐蝕鋼板及其製造方法》合金中加入由於Bi，其在表面形成一層緻密的高於基體幾倍的富含Bi、Ti、Cu、Cr等元素的緻密氧化膜，因而具有高的抗硫酸露點腐蝕腐蝕能力並得以套用證實；起到意想不到的效果。
《一種低合金耐硫酸露點腐蝕鋼板及其製造方法》的具體元素的添加作如下解釋：
C元素的選擇，按重量百分比，碳含量最大不宜超過0.30％，C元素是強化元素，碳含量偏低將損害材料的強度，選擇碳含量在0.02％～0.15％。碳含量的降低，一方面有利於提高韌性，同時可顯著改善鋼板焊接性能。
Si強化元素，固溶於鐵素體提高鋼的屈服強度，低於0.15％，會增加煉鋼工序成本。高於0.50％，在這種成分組合中易使板坯產生難以去除的再生鐵皮，影響成品鋼板的表面質量。因此確定其範圍為0.15％～0.55％。
Mn主要溶於鐵素體起強化作用，提高鋼的淬透性，又是鋼中冶煉時必然存在的元素。根據要達到的強度級別水平確定其含量範圍，但使其低於0.15％對冶煉要求高，增加成本。但含量太高時易引起偏析，因此確定其範圍為0.50％～1.60％。
P易於導致偏析，對焊接性和成型性能不利。為保證焊接性和成型性能要求，《一種低合金耐硫酸露點腐蝕鋼板及其製造方法》控制其低於0.020％。
S是有害元素，從力學性能上來說，自然是越低越好，但過低會導致工序成本增加，《一種低合金耐硫酸露點腐蝕鋼板及其製造方法》控制其低於0.020％。
Ni是貴金屬元素，提高淬透性元素，提高鋼的強度且不降低其韌性，其起到明顯耐腐蝕作用的範圍是1.0％以上，適當加入這種元素主要還可防範板坯加熱時表面Cu裂現象。為控制成本，限定其範圍為0.08％～0.30％。
Cu對於提高耐蝕性有良好效果，必要的含量是0.20％，但是含量超過0.60％，其作用達到飽和，因此限定其範圍為0.20％～0.60％。
Cr強烈提高淬透性元素，強碳化物形成元素，與Cu配合使用提高鋼的耐蝕性，必要的量是0.30％，因此限定其含量範圍為0.30％～1.50％。
Bi改善耐蝕性有效元素，其在表面形成一層緻密的高於基體幾倍的富含Bi、Ti、Cu、Cr等元素的緻密氧化膜，因而具有高的抗硫酸露點腐蝕腐蝕能力；低於0.01％沒有效果，大於0.30％由於存在熱加工劣化傾向，因此其含量在0.01％～0.30％之間為宜。
Als傳統的固氮元素，形成AlN可以細化奧氏體晶粒，因此限定其含量範圍為0.015％～0.045％。
Ti強碳氮化物形成元素，形成TiN、TiC在均熱和再加熱過程中均可以阻止奧氏體晶粒長大，細化奧氏體晶粒。宜限定其含量範圍為0.010～0.050％。
《一種低合金耐硫酸露點腐蝕鋼板及其製造方法》的生產工藝特點是，加熱溫度限定在1230±20℃，在奧氏體再結晶區和非再結晶區進行軋制，1210℃是必要的溫度，而超過1250℃，能耗升高，鋼坯的氧化損失大。所以確定加熱溫度為1230±20℃；開軋溫度限定在1200℃以上，鋼的塑性好，強度低，易於軋制，坯頭尾不會因溫差而導致尺寸不良以及發生翹頭、瓢曲等形狀不良而影響下步工序的正常進行。
終軋溫度在大於850℃，軋後空冷。終軋溫度高於950℃，晶粒細化不足，影響強化效果。低於850℃，軋機的負荷會增加。而鋼板的橫縱向性能差異變大。
改善效果
《一種低合金耐硫酸露點腐蝕鋼板及其製造方法》其特點是能夠在含高硫的燃料燃燒所產生排氣的硫酸露點腐蝕環境下具有良好的耐腐蝕性能。它克服了傳統低合金耐硫酸露點腐蝕鋼在使用硫含量超過2％的含高硫燃料的設備不能發揮充分的耐腐蝕的缺點，可廣泛用於石油、化工、電力等行業的裝置中易出現硫酸露點腐蝕的鍋爐預熱器和省煤氣設備，以及輸送管道和煙囪上。
技術領域
《一種低合金耐硫酸露點腐蝕鋼板及其製造方法》涉及一種低合金耐硫酸露點腐蝕鋼板，特別是涉及一種在使用含高硫的燃料燃燒所產生排氣的硫酸露點腐蝕環境具有良好的耐腐蝕性能的鋼板及其製造方法。
權利要求
1.一種低合金耐硫酸露點腐蝕鋼板，其特徵在於，組成成分按重量百分比為：C：0.02％～0.15％，Si：0.15％～0.55％，Mn：0.50％～1.60％，P：≤0.020％，S：≤0.020％，Ni：0.08％～0.30％，Cu：0.20％～0.60％，Cr：0.30％～1.50％，Bi：0.02％～0.30％，Als：0.015％～0.045％，餘量為Fe和不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的一種低合金耐硫酸露點腐蝕鋼板，其特徵在於，鋼中加入Nb、Ti、V元素中一種或二種以上，總量不超過0.22％。
3.如權利要求1所述的一種低合金耐硫酸露點腐蝕鋼板的製造方法，其特徵在於：按上述配比冶煉後的鋼錠在1220～1250℃均熱，軋制，終軋溫度大於850℃，軋後空冷。
實施方式
《一種低合金耐硫酸露點腐蝕鋼板及其製造方法》鋼其組成成分重量百分比（Wt％）為：C：0.02％～0.15％，Si：0.15％～0.55％，Mn：0.50％～1.60％，P：≤0.020％，S：≤0.020％，Ni：0.08％～0.30％，Cu：0.20％～0.60％，Cr：0.30％～1.50％，Bi：0.02％～0.30％，Als：0.015％～0.045％，餘量為Fe和不可避免的雜質。
《一種低合金耐硫酸露點腐蝕鋼板及其製造方法》鋼成分中還可添加Nb、Ti、V等微量元素一種或二種以上，總量不超過0.22％。
該鋼板的生產工藝為：將按上述配比冶煉後的鋼錠在1220～1250℃均熱，軋制，終軋溫度大於850℃，軋後空冷。可用於生產低合金耐硫酸露點腐蝕鋼板。
根據《一種低合金耐硫酸露點腐蝕鋼板及其製造方法》鋼技術方案組分配比，在實驗室用80千克進行冶煉與軋制。
化學成分見表1，2。
C | Si | Mn | P | S | Cu | Cr | Ni | Als | Sb | Bi | |
90101258.0 | 0.08~0.15 | 0.20~0.40 | 0.60~1.00 | <0.035 | <0.035 | 0.20~0.40 | 0.40~1.00 | - | - | - | - |
03130825.2 | <0.12 | 0.20~0.40 | 0.35~0.65 | <0.035 | <0.035 | 0.25~0.45 | 0.70~L10 | <1.20 | - | 0.04~0.10 | - |
發明鋼 | 0.02~0.15 | 0.15-0.55 | 0.50~1.60 | <0.020 | <0.020 | 0.20~0.60 | 0.30~1.50 | 0.08~0.30 | 0.015~0.045 | - | 0.02~0.30 |
樣號 | C | Si | Mn | P | S | Cu | Cr | Ni | Bi | Nb | Ti | V | Als | Sb |
對比鋼1 | 0.10 | 0.30 | 0.85 | 0.010 | 0.006 | 0.25 | 0.65 | - | - | - | - | - | - | - |
對比鋼2 | 0.09 | 0.25 | 0.54 | 0.015 | :0.004 | 0.26 | 0.95 | 0.46 | - | - | - | - | - | 0.05 |
實施例1 | 0.08 | 0.35 | 1.27 | 0.009 | 0.009 | 0.38 | 0.85 | 0.17 | 0.02 | 0.030 | - | 0.010 | 0.025 | - |
實施例2 | 0.15 | 016 | 0.50 | 0.008 | 0.005 | 0.21 | 0.30 | 0.09 | 0.06 | - | 0.020 | - | 0.015 | - |
實施例3 | 0.07 | 0.29 | 0.99 | 0.007 | 0.008 | 0.60 | L45 | 0.15 | 0.09 | 0.027 | 0.013 | 0.019 | 0.036 | - |
實施例4 | 0.10 | 0.25 | 0.78 | 0.011 | 0.007 | 0.25 | 0.89 | 0.18 | 0.07 | 0.035 | 0.005 | - | 0.018 | - |
實施例5 | 0.04 | 0.53 | 1.49 | 0.010 | 0.006 | 0.26 | 1.20 | 030 | 0.15 | 0.048 | - | 0.030 | 0.045 | - |
Rel （兆帕） | Rm （兆帕） | A （%） | KV2（20°C） （焦） | 70°C,50%H2S04溶液，腐濁速率 （克/平方米·時） | |
對比鋼1 | 385 | 542 | 25.6 | 63 | 25.0 |
對比鋼2 | 320 | 430 | 38.0 | - | 11.4 |
實施例1 | 385 | 530 | 26.0 | 115 | 8.58 |
實施例2 | 370 | 490 | 29.5 | 180 | 5.21 |
實施例3 | 390 | 575 | 26.5 | 266 | 4.61 |
實施例4 | 420 | 510 | 32.0 | 223 | 5.10 |
實施例5 | 400 | 525 | 26.0 | 177 | 3.88 |
編號 | 加熱溫度℃ | 開軋溫度℃ | 終軋溫度℃ |
實施例1 | 1230 | ＞1200 | 860 |
實施例2 | 1220 | ＞1200 | 880 |
實施例3 | 1225 | ＞1200 | 850 |
實施例4 | 1250 | ＞1200 | 890 |
實施例5 | 1235 | ＞1200 | 860 |
榮譽表彰
2016年12月7日，《一種低合金耐硫酸露點腐蝕鋼板及其製造方法》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
