[發明專利]免涂裝鋼結構用耐工業大氣腐蝕高強螺栓鋼及制造方法

有效

• 申請號: 201710375650.8
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107177787B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 羅志俊;李舒笳;孫齊松;王曉晨;馬躍;呂迺冰;徐士新;晁月林;王猛;王勇;陳濤;劉珂
• 申請（專利權）人: 首鋼集團有限公司
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C22C38/02;C22C38/14;C22C38/12;C22C38/06;C22C38/16;C22C38/08;C21D9/00;C21D1/18
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

一種免涂裝鋼結構用耐工業大氣腐蝕高強螺栓鋼及制造方法，屬于耐大氣腐蝕鋼技術領域。其組分的重量百分數為：C 0.16?0.45％，Si 0.01?2.0％，Mn 0.3?2.2％，P 0.025?0.12％，S 0.002?0.025％，B 0.0005?0.0100％，Ti 0.04?0.50％，V 0.01?0.20％，Al 0.02?0.10％，Cu 0.2?0.5％，Ni 0.2?1.0％，其余為Fe和微量雜質。所述高強耐候螺栓鋼根據化學成分預測公式計算的耐腐蝕指數I≥6.3，生產螺栓規格M16?30mm，螺栓加工廠打制成螺栓后，調質熱處理工藝制度為840?920℃油淬火+380?625℃回火，獲得最佳的強韌性匹配。優點在于，該10.9級高強螺栓用于免涂裝鋼結構板材、型材配套連接，具有優異的耐工業大氣腐蝕性能。

技術領域

本發明屬于耐大氣腐蝕鋼技術領域，特別是提供了一種免涂裝鋼結構用耐工業大氣腐蝕高強螺栓鋼及制造方法，適用于10.9級免涂裝耐工業大氣環境高強螺栓用鋼及規格M16-30mm高強螺栓的加工制造。

背景技術

鋼結構由于具有強度高、自重輕、基礎造價低、施工周期短、能解決大空間的復雜問題以及抗震性較好等一系列優點，在政府的鼓勵政策下，建筑鋼結構迅速發展。目前，國內鋼結構住宅、商業大廈、立體車庫(轎車、公交車)、國家大劇院、國家體育館、電視塔、工廠廠房以及風景園林的建設和發展將鋼結構邁上了更高的臺階。但是鋼結構鋼的腐蝕問題也變得愈加突出。據工業發達國家統計因腐蝕造成的經濟損失約占國民生產總值的4.7％，但其中1/4可通過采取適當的防腐措施來避免，因此鋼結構的防腐尤為重要。關于鋼結構住宅、商業大廈、立體車庫、大劇院、體育館、工廠廠房以及風景園林等使用的板材和型鋼采用的連接方式之一是螺栓聯接，起聯接作用的高強螺栓同樣面臨著腐蝕性能方面的問題。

鋼結構在各種大氣環境下使用，產生腐蝕是一種自然現象。為防止或減少結構物的腐蝕，延長其使用壽命一般采取涂層或鍍層法。目前，鋼結構建筑、橋梁、電力和通訊鐵塔等方面連接使用的高強螺栓，全部采用涂層法，如電鍍或熱鍍鋅等。但是表面噴涂等方法需要每3～5年防腐蝕涂裝維護和每10～15年一次重新防腐涂裝，并且涂裝過程造成健康危害和環境污染、涂鍍成本較高等問題。針對10.9級、12.9級別及以上更高強度級別高強螺栓，還有個致命的問題就是酸洗和電鍍或熱鍍過程中引進H源，導致嚴重的氫脆。而開發免涂裝鋼材在制造和安裝環節，可減少工廠涂裝工序和現場涂裝工序，顯著提高建造效率以及減少初期費用、降低全壽命周期成本，最顯著的優勢是大幅度降低由內部氫脆發生的幾率等顯著優勢。因此，開發免涂裝高強螺栓使用的耐候鋼迫在眉睫。

耐候鋼的研制起源于歐美國家，美國的U.S.Steel公司首先研制成功了耐腐蝕、高抗拉強度的含Cu低合金鋼Corten鋼，并在60年代不涂漆直接應用于建筑和橋梁。針對鋼結構耐候螺栓，美國鋼結構協會制定了螺栓聯接規范《使用ASTM A325或者A490螺栓結構聯接規范》，用于鋼結構的各種建筑或橋梁。采用耐候鋼免涂裝建造在安全方面具有較強的保證能力。我國耐候鋼的研制始于上世紀60年代，80年代耐候鋼迅速發展，研制出了Cu-P-RE系和Cu-P-Ni-Cr系兩大系列耐候鋼，主要應用于橋梁、鐵路主型貨車敞篷車、集裝箱體以及建筑結構。但關于高強耐候螺栓用鋼方面還沒有任何標準或規范，但聯接用的高強螺栓方面還是采用鍍鋅螺栓以及鋼橋的涂裝。2016年，國內免涂裝典范雅魯藏布江大橋和張家口官廳水庫大橋正在建設，成為國內第一座免涂裝鐵路大橋和公路大橋。以及湖南、四川等地方農村城鎮化建設新農村住宅采用耐候免涂裝鋼材成為社會發展的需要。因此，開發建筑結構、橋梁結構等配套的免涂裝的耐候高強螺栓鋼迫在眉睫，且具有較為廣闊的市場前景。

本發明開發免涂裝耐工業大氣要求的10.9級高強螺栓用鋼屬于新產品開發。在未來市場中的競爭能力具有長遠的、重要的意義。

發明內容