武钢高强度耐候桥梁钢耐腐蚀性能研究

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1、武钢高强度耐候桥梁钢耐腐蚀性能研究郭爱民1董汉雄1邹德辉2(1．武汉钢铁(集团)公司研究院；2．武汉大学动力与机械学院湖北武汉430080)摘要试验研究表明，武钢高强度耐候桥梁钢耐腐蚀性明显优于09CuPCrNi钢，随腐蚀时间延长，这种优势越明显。武钢高强度耐候桥梁钢具有优良的耐候性是因为注重以下几点：充分重视传统耐候钢研究成果中环境因素和耐候性元素对耐候性的影响作用，通过适宜的Cu-Cr—Ni等耐候性元素的配比对内锈层的影响来提高耐候性；同时充分重视化学成分和组织均匀性对耐候性的影响，将碳含量设计到等于或接近碳在a—Fe的最大溶解度0．0218％。由于碳含量极低，增强了8区固溶

2、原子扩散速率，有利于成分均匀化；钢中形成e碳化物或Fe3C的可能性极小，在适宜的工艺控制下、钢板最终组织为贝氏体组织，与传统的珠光体一铁索体钢相比，这种钢具有较好的组织均匀性，组织间具有较小的电极电位差异，致使耐腐蚀性能大幅度提高。关键词耐腐蚀1前言随着大型钢结构桥梁向全焊接结构和高参数方向发展，对桥梁结构的安全可靠性要求越来越严格。这不仅对设计者提出了更高的要求，而且对钢板质量提出了更高的水准，即不仅具有高强度以满足结构轻量化要求，而且还应具有优良的低温韧性、焊接性和耐蚀性等，以满足钢结构的安全可靠、长寿等要求。传统的高强度桥梁钢不仅冲击韧性、焊接性、疲劳性较差，而且不能耐大气

3、、海水腐蚀。因此，国内外材料工作者提出了高性能钢(HighPerformanceSteel，HPS)的概念。高性能钢材主要是指材料的某项或几项性能较传统钢材得到改善的钢材，除了具备较高强度外，钢材的焊接性能、低温韧性，尤其是耐腐蚀性能有较大幅度提高u卜L4j。高强度耐候桥梁钢作为高性能钢的一个分支，近年来成为国际钢铁材料研究的热点，如美国ASTM709中的HPS一70W钢、HPS—i00W钢和日本的SMA570W系列钢等。对于钢材耐候性的研究，从上世纪初到60年代，人们注重不同合金元素对钢材耐大气腐蚀能力的作用，从而出现了以Corten钢为代表的耐大气腐蚀系列用钢；60年代以后开

4、始注重环境因素对耐候钢表面腐蚀产物的影响，并阐明了耐候钢抗大气腐蚀机理。从90年代至今，很多研究者将目光转向低成本、高强度、耐蚀性能更高的新型高性能耐候钢开发，并且取得了一定成果[5]我国耐候桥梁钢的发展较慢，目前桥梁钢还停留在传统的低合金高强度钢水平上，如16Mnq、15MnVq、15MnVNq和14MnNbq等，这些钢种都存在一些无法克服的弱点，如板厚效应严重、焊接性能不好、强度偏低，并且都不具备良好的耐候性能[6]。武汉钢铁(集团)公司作为国家“973”项目第二期参加单位之一，根据国外高性能桥梁钢的发展概念，在国内率先开展了耐蚀性能较高的高强度桥梁用钢的研究。武钢高强度桥梁

5、钢具有低成本、高性能、对环境友好等特点，代表了今后我国桥梁钢的发展方向。本文简单介绍了武钢高强度耐候桥梁钢的耐腐蚀性能研究情况。2电化学测试研究了不同合金元素及含量对耐腐蚀性能的影响，各试验钢主要化学成分见表3。依据ASTMG5标准，将试样用金相砂纸磨光后，经常规电化学除油，封样，在0．1mol／1的Na2S04溶液中进行测试。试验温745度30℃，以饱和甘汞电极为参比电极，扫描速度0．8mV／s，将各钢种极化曲线拟合计算结果求算术平均值，试验结果见图1。表3试验钢实际化学成分(wt，％)编号CSiMnPSCrB41<0．080．241．890．0150．0040．31残余43<

6、0．080．271．490．0160．0040．30残余3<0．080．221．010．0160．0040．30残余13<0．080．231．490．0160．0040残余14<0．080．251．440．0150．0040．320．0014复2018鼍16≥．苎14葛罟12日超～108641#43#3#13#14#(3345(31．89M11．49Mn1．01Mn无Cr加BQ345C试验钢种图1试验钢电化学测试腐蚀电流由表3和图1，可见：(1)Mn的影响41#、43#、3#钢的腐蚀电流143>141>13。并且它们的值拉开的距离很大。说明随Mn含量减少，耐蚀能力是逐渐降低的。3

7、#钢的腐蚀电流已经与对比钢34#比较接近。41#的组织为全贝氏体，43#的组织为等轴铁素体+贝氏体，3#钢则为铁素体+M／A岛。一般认为，超低碳贝氏体钢的组织以贝氏体为主，贝氏体间无渗碳体型碳化物，其内亦无这类碳化物析出，其组织均匀性比珠光体一铁素体钢要好，各部分的电极电位差较小，因而抗腐蚀能力较强。随Mn含量的降低，其组织均匀性是逐步降低的，因而它们的耐蚀能力是逐渐降低的。超低碳贝氏体钢的组织与传统的珠光体一铁素体钢是不同的。传统的珠光体一铁索体钢中珠光体和铁素体的电极电位差异