一种泥沙输送管道用耐磨耐蚀钢板及其制备方法
阅读说明：本技术 一种泥沙输送管道用耐磨耐蚀钢板及其制备方法 (Wear-resistant corrosion-resistant steel plate for silt conveying pipeline and preparation method thereof ) 是由 麻衡 梁小凯 王中学 孙新军 童帅 何康 于 2021-08-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种泥沙输送管道用耐磨耐蚀钢板及其制备方法,属于合金钢技术领域,该钢板的化学成分以质量百分数计包括：C：0.10-0.25％；Mn：0.5-1.5％；Si：0.2-0.5％；Cr：0.50-2.0％；Ni：0.8-2.0％；Mo：0.3-0.8％；Cu：0.5-2.0％；Sb：0.08-0.12％；Al：0.5-1.0％；S≤0.03％；P≤0.03％；余量为Fe和不可避免的杂质元素。本发明所述钢板的硬度范围HB375-HB475,在3.5％NaCl+5％H-(2)SO-(4)溶液或3.5％HCL溶液环境下,耐腐蚀性能可到常规NM450的4倍以上。本发明所述钢板焊接性能与传统耐磨钢相当,尤其适用于在海水或者酸性环境下泥沙输送管道用耐磨耐蚀钢的制备。(The invention disclosesA wear-resistant corrosion-resistant steel plate for a silt conveying pipeline and a preparation method thereof belong to the technical field of alloy steel, and the steel plate comprises the following chemical components in percentage by mass: c: 0.10 to 0.25 percent; mn: 0.5-1.5%; si: 0.2 to 0.5 percent; cr: 0.50-2.0%; ni: 0.8-2.0%; mo: 0.3 to 0.8 percent; cu: 0.5-2.0%; sb: 0.08-0.12%; al: 0.5-1.0%; s is less than or equal to 0.03 percent; p is less than or equal to 0.03 percent; the balance being Fe and unavoidable impurity elements. The steel plate has the hardness range of HB375-HB475, namely 3.5 percent of NaCl and 5 percent of H 2 SO 4 The corrosion resistance of the solution or the 3.5 percent HCL solution can be more than 4 times of that of the conventional NM 450. The welding performance of the steel plate is equivalent to that of the traditional wear-resistant steel, and the steel plate is particularly suitable for preparing the wear-resistant corrosion-resistant steel for the sediment conveying pipeline in seawater or an acidic environment.)
技术领域
本发明属于合金钢技术领域，具体涉及一种泥沙输送管道用耐磨耐蚀钢板及其制备方法。
背景技术
泥沙输送管道受复杂的环境作用(如海水腐蚀、沙混卵石的复杂土质等)，腐蚀磨损失效较为严重。管道的频繁更换导致施工效率降低，施工成本提高。为了改善管道耐磨性能，提高其使用寿命，亟需一种耐海水及酸性环境腐蚀的高硬度、可成型及焊接的耐腐蚀磨损耐磨钢。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种耐海水及酸性环境腐蚀的马氏体耐磨钢板及其制备方法，以解决现有技术中无法同时兼顾钢板的耐磨性和耐腐蚀性的问题。
为实现上述发明目的，本发明提供一种泥沙输送管道用耐磨耐蚀钢板，即，一种耐腐蚀磨损的马氏体耐磨钢板的化学成分以质量百分数计包括：C：0.10-0.25％；Mn：0.5-1.5％；Si：0.2-0.5％；Cr：0.50-2.0％；Ni：0.8-2.0％；Mo：0.3-0.8％；Cu：0.5-2.0％；Sb:0.08-0.12％；Al：0.5-1.0％；S≤0.03％；P≤0.03％；；余量为铁和不可避免的杂质因素；
优选的，本发明所泥沙输送管道用耐磨耐蚀钢板的化学成分以质量百分数计包括C：0.13-0.20％；Mn：0.5-1.0％；Si：0.2-0.5％；Cr：0.50-1.0％；Ni：0.8-1.0％；Mo：0.3-0.5％；Cu：0.5-1.0％；Sb:0.08-0.12％；Al：0.5-1.0％；S≤0.03％；P≤0.03％；余量为Fe和不可避免的杂质元素。
本发明各元素的作用及配比依据如下：
碳：提高钢的淬透性，具有强烈的固溶强化作用，显著提高马氏体钢的强度和硬度；根据目前加工及弯曲设备的能力，碳含量选取0.15-0.25％，钢板热处理后表面硬度HB400-450。
硅：钢中脱氧元素之一，同时具有一定的固溶强化作用，但过量的硅对钢的韧性及焊接性能不利。综合上述考虑，本发明钢硅含量范围为0.20-0.50wt.％。
锰：明显提高钢的淬透性，同时具有一定的固溶强化作用。但锰含量较高时，其在铸坯中的偏析倾向增加，钢的回火脆性敏感性增大，另外对焊接性能不利。本发明钢锰含量范围为0.50-1.00wt.％。
钼：显著提高钢的淬透性，降低回火脆性，离子在海水中能自动补充Cl(氯)离子对钢材点腐蚀形成的空隙，开成致密保护层，阻止点腐蚀向纵深发展。进而起到抗点蚀的作用。本发明控制钼含量范围为0.30-0.8wt.％，优选为0.30-0.50wt.％。
铬：提高钢的淬透性和耐腐蚀磨损性能，但过高的铬降低加工性和焊接性，本发明控制铬含量范围为0.50-1.0wt.％。
镍：提高钢的淬透性，显著改善低温韧性，提高钢的耐蚀性能。本发明控制镍含量范围为0.8-1.0wt.％。
铜：提高钢的淬透性和耐腐蚀性能，在腐蚀磨损环境下可明显提高耐磨性。本发明钢控制铜含量范围为0.5-1.0wt.％。
锑：通过Sb和Cr的复合添加，协同在锈层中富集，并形成一层致密的高于基体几倍的富含Sb、Cr等元素的致密氧化膜，显著阻碍浸蚀性离子传输并更加耐硫酸根和氯离子共存的腐蚀环境；但是锑元素含量过多时会对钢板的热加工性、焊接性能以及韧性造成极不利的影响本发明钢控制锑含量范围为0.08-0.12wt.％。
铝：能与空气中的氧化学反应生成三氧化二铝，既防腐又耐腐。本发明控制铝含量范围为0.5-1.0wt.％。
磷、硫作为杂质元素严重损害钢的韧塑性，含量分别控制在S≤0.005wt.％，P≤0.015wt.％。
本发明提供一种耐磨耐蚀钢板的制备方法，依次包括以下步骤：钢水经KR法脱硫、转炉或电炉冶炼、炉外精炼处理后，连铸(模铸)板坯；其中，所述连铸步骤包括：连铸拉速为0.8-1.3m/min，加热温度为1100-1300℃，保温时间为2-5小时；板坯的厚度规格为5-50mm。
2)连铸(模铸)板坯后依次进行加热、控制轧制、控制冷却、热处理，其中，所述热轧板坯轧制步骤包括：将所述板坯进行再加热，即，连铸坯或铸锭开坯后在加热炉中加热，加热温度为1100-1300℃，时间为2-5小时。采用中厚板轧机轧制生产，所述轧制的步骤包括：粗轧轧制4-8道次，精轧轧制7-14道次，精轧终轧温度为830-880℃，所述冷却包括轧后空冷或加速冷却，终冷温度为300-700℃。空冷过程中或加速冷却后对钢板进行矫直。
钢板热处理，包括淬火和回火。
淬火加热温度为880～900℃，加热时间为30-60分钟，钢板加热后水淬。过高的加热温度使奥氏体晶粒粗化，降低钢的韧塑性；过低的加热温度则明显降低钢的淬透性和厚规格钢板的心部硬度，不利于耐磨性。
回火温度为150-200℃，保温时间40-60分钟，保温后空冷。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
通过上述工艺，本发明适用于在海水或者酸性环境下泥沙输送管道用耐磨耐蚀钢的制备。该耐磨钢的基体组织为板条马氏体，所述耐腐蚀的马氏体耐磨钢板的抗拉强度为1250MPa-1450MPa，硬度HRB375-475，优选，本发明所述钢板的硬度范围HB400-HB450，延伸率6％-13％，-20℃冲击功为30J-60J，在3.5％NaCl+5％H2SO4溶液或3.5％HCL溶液环境下，耐腐蚀性能可到常规NM400或NM450的4倍以上；机加工性能及焊接性能优良，能够满足泥沙输送管道制造要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明的化学组成按重量百分含量为C：0.15％；Mn：0.55％；Si：0.25％；Cr：0.65％；Ni：0.88％；Mo：0.35％；Cu：0.58％；Sb：0.10％；Al：0.85％；S≤0.03％；P≤0.03％；制造工艺：KR脱硫，转炉冶炼，LF精炼，RH精炼，板坯连铸，采用中厚板轧机轧制，加热炉加热温度1200℃，精轧终轧温度860℃，轧制厚度30mm，轧后空冷。热处理工艺：奥氏体化温度880℃，保温时间1小时，水淬至室温，然后200℃回火2小时空冷至室温。
实施例2
本发明的化学组成按重量百分含量为C：0.18％；Mn：0.72％；Si：0.33％；Cr：0.93％；Ni：0.80％；Mo：0.35％；Cu：0.65％；Sb：0.10％；Al：0.78％；S≤0.03％；P≤0.03％；制造工艺：KR脱硫，转炉冶炼，LF精炼，RH精炼，板坯连铸，采用中厚板轧机轧制，加热炉加热温度1200℃，精轧终轧温度860℃，轧制厚度16mm，轧后空冷。热处理工艺：奥氏体化温度880℃，保温时间0.5小时，水淬至室温，然后200℃回火1小时空冷至室温。
本发明实施例与NM400和NM450力学性能及耐腐蚀性能对比
本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。