CN117947333A

CN117947333A - 一种光伏桩基用耐蚀钢及其制造方法

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Publication number: CN117947333A
Application number: CN202211334257.1A
Authority: CN
Inventors: 宋凤明; 温东辉; 周庆军; 陆敏; 李育霖; 华骏山; 徐嘉春
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2022-10-28
Filing date: 2022-10-28
Publication date: 2024-04-30
Also published as: WO2024088378A1

Abstract

一种光伏桩基用耐蚀钢及其制造方法，该耐蚀钢成分重量百分比为：C 0.03～0.12％，Si 0.20～0.50％，Mn 0.4～0.9％，P≤0.018％，S≤0.006％，Al 0.2～0.8％，Cu 0.10～0.50％，Cr 0.3～1.2％，Ni≤0.20％，N≤0.006％，余量包含Fe和不可避免杂质，且，1.0≤Cr/Al≤4.0，Cu+1.22Cr+35.3Al≥9.2。本发明所述耐蚀钢在300～30000mg/kg高硫酸根离子浓度、1500～8000mg/kg浓度氯离子浓度下的土壤腐蚀环境中钢板的耐腐蚀性能达到普通钢的6倍以上，相对腐蚀率低于16.5％；同时工业大气环境下相对普碳钢的腐蚀率≤55％，从而满足多种环境下的耐腐蚀性能要求；另外，所述耐蚀钢轧态交货无需热处理，且不含Sb，对环境更为友好。

Description

一种光伏桩基用耐蚀钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及低合金钢制造领域，具体涉及一种光伏桩基用耐蚀钢及其制造方法。

背景技术

钢的腐蚀是一个普遍而严重的问题。在土壤中，由于微生物、水、氧气及各种矿物的存在，对钢结构也存在一定的腐蚀。特别是我国中西部地区如新疆、宁夏、内蒙古等地，由于在古生代为海洋环境，土壤中含有大量的硫酸盐和氯离子，威胁钢结构的使用安全。

为有效延长设备使用寿命、降低使用成本，耐蚀钢应运而生。在美国Corten钢基础上，各国根据资源和使用要求开发了系列的耐蚀钢产品，在强度和性能上也从早期的235MPa级别发展到450MPa级别高强度耐候钢及耐蚀性能更好的高耐蚀钢，同时也产生了许多相关的钢种专利。

中国专利公开号CN101660099B公开的“高强度低合金热轧铁素体贝氏体耐候钢及其生产方法”，其屈服强度达到450MPa级别，采用较高的 Mn含量设计，耐腐蚀性能为常规耐候钢水平，不涉及土壤腐蚀。

中国专利公开号CN1986864公开的“一种高强度低合金耐大气腐蚀钢及其生产方法”、中国专利公开号CN102168229B公开的“耐候钢板及其制造方法”以及中国专利公开号CN107779740A公开的“屈服强度700MPa 级耐大气腐蚀热轧钢带及制造方法”等几个专利所涉及钢板具有450MPa 以上的更高强度，但在成分上均采用较高的Mn，并通过Mo、Nb、V、Ti等强化元素的复合添加，成本更高；其耐候水平同样与传统的耐候钢相当，即相对腐蚀率≤55％。但不满足耐土壤腐蚀性能要求。

为满足更多工况条件下的应用要求，耐候钢除了高强度外，还朝着高耐蚀、高韧性方向发展，并要求具有良好的可加工性能和更低的成本。

日本专利号JP10025550A公开的“CORROSION RESISTANT STEEL”、日本专利号JP2002363704公开的“CORROSION RESISTENT STEEL HAVING EXCELLENT TOUGHNESS INBASE MATERIAL AND HEAT AFFECTED ZONE”和中国专利公开号CN102127717A公开的“韧性优良的高耐蚀性含Cr耐候钢”，这几个专利涉及的钢种均具有更好的耐腐蚀性能，相对腐蚀率更低，但不涉及硫酸根、氯离子腐蚀性能；并且其钢中含有很高的Cr、Al、Ni等元素，炼钢难度大、制造成本高。

在新疆地区，土壤中的硫酸根离子浓度从300～30000mg/kg范围不等，氯离子浓度也达到1500～8000mg/kg范围。其腐蚀是土壤中大量氯离子和硫酸根离子导致的，与常规的耐候钢使用环境显著不同。

中国专利公开号CN102268613A公开的“一种铁路车辆用耐大气腐蚀热轧钢板及其制造方法”，虽然涉及了硫酸根和氯离子腐蚀，所述钢中除了含有0.01～0.04％的P外，还需要添加适量的Ca、Mg、Ce和Sb。其中较高的P对低温韧性和成形性能不利，而Mg和Ce的添加则增加了生产难度，同时Sb的添加对人体和环境不利。

中国专利公开号CN109023071A公开的“一种耐中性土壤腐蚀埋地结构用钢及其制造方法”，其除了含有较高的2.0～3.5％Cr、0.2～0.4％Ni和 0.3～0.5％Mo外，还含有0.08～0.18％的Sb。Sb与Cu结合能够在表面形成 Cu2Sb保护膜，从而改善硫酸露点腐蚀性能。但Sb的加入显然对环境和人体不利。Sb属于一种典型的有毒有害重金属元素，对人体和动物体产生慢性毒性及潜在致癌性。随着全社会环保意识的提高及环保政策的加严，含Sb钢的生产及应用必然受到更多的限制。

从与现有专利的对比可发现，当前的耐候钢，无论是常规水平的耐候钢还是高耐蚀的耐候钢，其耐腐蚀性能主要针对大气腐蚀环境，不适用于新疆地区的高硫酸根、高氯离子腐蚀环境；而现有的能够改善这种土壤介质腐蚀环境的耐候钢多添加了Sb元素，而Sb对环境和人体健康不利。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光伏桩基用耐蚀钢及其制造方法，所述耐蚀钢在300～30000mg/kg高硫酸根离子浓度、1500～8000mg/kg浓度氯离子浓度下的土壤腐蚀环境中钢板的耐腐蚀性能达到普通钢的6倍以上，相对腐蚀率低于16.5％；同时具有良好的耐大气腐蚀性，工业大气环境下相对普碳钢的腐蚀率≤55％，从而满足多种环境下的耐腐蚀性能要求；钢板采用控轧控冷方式生产，具有更宽的工艺窗口，生产方法简单；轧态交货无需热处理，生产周期短、钢材成本较低；该钢的屈服强度满足345MPa以上的高强度要求，抗拉强度≥485MPa，延伸率A≥20％，-40℃低温冲击功值在160J以上，同时还具有良好的焊接、冷弯等加工性能，延伸率优良，特别适用于桩基生产过程中的各种冷成形加工；同时可以应用于其它高浓度硫酸根离子、氯离子腐蚀环境如海水、煤气管道等；另外，本发明所述光伏桩基用耐蚀钢不含Sb，对环境更为友好。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

本发明在较低C-Si-Mn的基础上通过选择添加适量的V、Ti、Nb析出强化获得高强度和良好的低温韧性，并采用Cu-Cr-Al成分设计实现 300～30000mg/kg浓度硫酸根离子、1500～8000mg/kg浓度氯离子下土壤腐蚀环境下的良好耐腐蚀性能，从而在低成本基础上实现了耐蚀和高强、高韧的结合。

具体的，本发明所述的光伏桩基用热轧耐蚀钢，其成分重量百分比为： C：0.03～0.12％，Si：0.20～0.50％，Mn：0.4～0.9％，P≤0.018％，S≤0.006％， Al：0.2～0.8％，Cu：0.10～0.50％，Cr：0.3～1.2％，Ni≤0.20％，N≤0.006％，余量包含Fe和其它不可避免的杂质元素，且，需同时满足：

1.0≤Cr/Al≤4.0，

Cu+1.22Cr+35.3Al≥9.2。

进一步，余量为Fe和其它不可避免的杂质元素。

更进一步，还包含Ti：0.01～0.06％、Nb：0.01～0.03％和V：0.01～0.04％中的一种或多种。

又，还包含Sn：0.01～0.12％、RE：0.01～0.12％中的一种或两种。

优选的，Mn含量为0.5～0.8％。

优选的，Cu含量为0.15～0.35％。

优选的，Cr含量为0.6～1.0％。

本发明所述耐蚀钢的显微组织为铁素体+珠光体及少量的贝氏体。

本发明所述耐蚀钢的屈服强度≥345MPa，抗拉强度≥485MPa，延伸率A≥20％，-40℃冲击功值≥160J。

本发明所述光伏桩基用耐蚀钢板的化学成分设计中：

C是钢中有效的强化元素，溶入基体具有固溶强化作用，同时在钢中以碳化物形式存在，和合金元素结合发挥析出强化和细化晶粒的作用，因而添加量不得低于0.03％；而过多的C在钢中形成较多的碳化物起到原电池的作用，促进腐蚀的进行从而降低钢的耐腐蚀性能，且不利于焊接，因而限定C含量不得高于0.12％。

Si一般是为了对钢进行脱氧而添加的元素，同时也是耐蚀元素，并具有固溶强化作用，所以控制含量下限为0.20％，较高的Si含量会导致可焊性和焊接热影响区韧性恶化，因而其上限规定为0.50％。

Mn是重要的强韧化元素，起固溶强化的作用，提高钢的强度和韧性，同时Mn还是扩大奥氏体元素，能降低过冷奥氏体转变温度，促进钢中中低温强化组织的转变，有利于钢强度的提高。但是Mn含量过多使淬透性增大，从而导致可焊性和焊接热影响区韧性恶化，同时较高的Mn也增加成本。所以本发明规定Mn含量范围限定为0.4～0.9％，优选0.5～0.8％。

P是传统耐大气腐蚀钢中主要的耐蚀元素，能够促进表面保护性锈层的形成，有效提高钢的耐大气腐蚀性能，但同时P易在晶界处产生偏析，降低晶界结合能及钢的韧性及塑性；而且P与Mn共存将加剧钢的回火脆性，偏聚的P使得钢板易发生沿晶断裂，降低钢板的冲击韧性。而且P对焊接性能不利。本发明钢种要求高韧性，所以将P作为杂质元素控制，尽量降低钢中P的含量。但限定P的含量过低同时也增加了炼钢难度和制造成本，所以限定P含量不超过0.018％。

钢中的S作为有害杂质元素控制。S不仅降低钢的低温韧性，而且促进钢板的各向异性，对冷成形性能不利，且硫化物夹杂会使钢的耐候性能也明显降低。因而本发明钢种设计采用极低的S含量，控制在0.006％以下。

Al通常在炼钢过程中作为脱氧剂在钢中添加，微量的Al同时有利于细化晶粒，改善钢材的强韧性能。添加适当的Al使钢的腐蚀电位提高，有利于抑制腐蚀；同时含Al和Si的纳米尺度的复杂氧化物在内锈层中的形成和聚集能增加电荷传质电阻，从而抑制了腐蚀进程。但Al降低奥氏体稳定性、减少奥氏体过冷度，使新相晶核快速长大，从而降低淬透性，提高临界淬火速度；同时Al作为铁素体形成元素，较多的Al一方面降低钢板强度，并使钢中铁素体脆性增加而导致钢韧性的降低。所以本发明限定Al含量0.2～0.8％。

Cr为贵重合金元素，也是提高钢板耐腐蚀性能的有效元素。Cr在钢中与Fe形成连续固溶体，具有固溶强化效果，并与C形成多种类型的碳化物如M₃C、M₇C₃和M₂₃C₆等，产生二次强化效应。Cr对改善钢的钝化能力具有显著的效果，可促进钢表面形成致密的钝化膜或保护性锈层，其在锈层内的富集能有效提高锈层对腐蚀性介质的选择性透过特性；同时 Cr的加入能有效提高钢的自腐蚀电位，提高钢的耐大气腐蚀性能。但更多 Cr的加入将提高制造成本。所以从降低成本考虑本发明限定Cr含量为 0.30～1.2％，优选Cr：0.6～1.0％。

Cu在钢中主要起固溶和沉淀强化作用，同时Cu的电化学电位高于Fe，能促进钢表面致密性锈层的形成，有利于耐腐蚀性能的改善，同时适量的 Cu与钢中残留的S结合，形成Cu₂S保护膜，缓解高硫酸根腐蚀环境下的腐蚀。但过高的Cu不仅会损害焊接热影响区韧性，而且热轧时易发生网裂，恶化钢板的表面性能，且增加成本。所以本发明Cu含量限定在0.10～0.50％，优选Cu：0.15～0.35％。

Ni为扩大奥氏体形成元素。Ni通过细化晶粒及降低层错能提高低温冲击韧性；同时晶粒细化也具有细晶强化作用。此外Ni也是提高钢耐腐蚀性能的重要元素，能够促进锈层的稳定并改善Cu引起的热加工脆性问题。但Ni为贵重元素，建议选择添加，并控制含量在0.2％以下。

N在钢中可以与Al和Ti形成氮化物，细小的析出物具有钉轧晶界的作用从而细化奥氏体晶粒。较高的N在钢中与Al结合易形成AlN，从而使钢中的氮化物数量显著增多。AlN作为一种非金属夹杂物独立存在于钢中时，破坏了钢基体的连续性，尤其是Al含量较高时形成的AlN数量较多、呈聚集分布时，其危害程度更甚，并同时形成塑性较差的氧化物；而且较高的N易于在缺陷处富集，恶化低温冲击韧性。必须控制N含量在 0.0060％以下。

除了上述元素外，为了进一步改善性能，钢种还可以进一步选择添加 Nb、V、Ti和Sn、RE中的一种或多种。其中：

Ti是强铁素体形成元素及碳氮化物形成元素，易和C、N、O、S等形成化合物。Ti在钢中主要以TiC或Ti(C，N)的形式存在。本发明中Ti的添加主要是利用TiN抑制奥氏体晶粒长大，起到细化组织的作用；同时在冷却过程中产生析出强化作用。此外，Ti有阻止形变奥氏体再结晶和促进粒状贝氏体形成的作用，析出的Ti的碳氮化物颗粒能阻止焊接热影响区的晶粒粗化，改善焊接性能。Ti含量过高时在高温下氮化钛颗粒容易长大并团聚，损害钢的塑性及韧性。所以限定Ti的含量为0.01～0.06％，选择添加。

Nb是强的氮碳化物形成元素，在轧后冷却过程中能够与钢中的碳、氮结合形成NbC、Nb(CN)和NbN等中间相，所形成的微细碳化物颗粒能细化组织，产生细晶强化和析出强化作用，显著提高钢板的强度。同时组织的细化有利于钢板韧性的提高。另外Nb能够抑制奥氏体界面的扩展，提高钢的再结晶温度，可以在更高温度下实现非再结晶区轧制。所以钢中加入适量的Nb有利于强度的提高，Nb含量较高时在晶界处形成粗大的碳氮化物颗粒，恶化冲击韧性。Nb同时为贵重合金元素，限定含量 0.01～0.03％，选择添加。

V是强的碳氮化合物形成元素，可在相变过程中析出，在钢中具有固溶强化及碳氮化物析出强化作用，并增加回火稳定性，从而提高强度，限定其含量0.01～0.04％。

Sn在钢中具有较好的缓蚀作用，同时Sn离子能溶解在阳极从而抑制阳极反应减少了耐耐蚀性能不利的β-FeOOH的形成，限定Sn含量≤ 0.12％。

RE(稀土)在钢中形成RE化合物、RE/Fe金属间化合物和固溶稀土等在腐蚀薄液膜中水解，并在pH值较高的阴极沉淀，从而起到缓蚀作用，限定RE含量≤0.12％。

本发明涉及光伏桩基用热轧耐蚀钢，在含有300～30000mg/kg浓度硫酸根离子、1500～8000mg/kg浓度氯离子下土壤环境下具有良好的耐腐蚀性能，同时耐大气腐蚀性能与常规耐候钢相当。所述钢板同时具有良好的成形性能和低温冲击韧性，满足光伏桩基用钢的使用加工要求，也适用于具有高氯离子含量的海水环境及高硫酸根离子的煤气管道等。

本发明的主要创新点在于采用Cu-Cr-Al成分体系设计，通过多种耐蚀元素的协同作用实现高硫酸根、高氯离子土壤腐蚀环境下耐腐蚀性能的显著提高。

Cu是改善硫酸根离子腐蚀的有效元素；而Cr是常用的耐蚀元素，Cr 的加入除了固溶强化以及提高淬透性外，同时提高腐蚀电位。但单纯的加入Cu和Cr并不能实现高硫酸根离子、氯离子浓度土壤腐蚀环境下耐腐蚀性能的改善。研究表明，钢中添加1％左右的Cr使得自腐蚀电位提高约40 毫安，腐蚀评价显示电位差低于70毫安时不会引起明显的电偶腐蚀，所以40毫安的腐蚀电位差异不会明显改变腐蚀电流，改变腐蚀倾向，对耐腐蚀性能的改善作用不大；Cu是目前耐酸钢中的必加元素，但同时还必须加入约0.1％的Sb才有望获得预期的耐腐蚀性能。本发明从环境和人体健康考虑摒弃了Sb的添加，所以单纯的依赖Cr和Cu无法获得在高浓度硫酸根离子、氯离子土壤环境下的优异耐腐蚀性能。

Al本身比较活泼，易与空气中的氧发生反应。在自然环境下具有钝化效应，能够在表层形成一层Al₂O₃薄膜，从而具有耐腐蚀性能。所以Al 在钢中通常作为脱氧元素加入。在10CrMoAl这个钢中虽然添加有一定量的Al，但并没有提及其在海水环境下对腐蚀性能的改善机理。根据本发明的研究，发现Cr和Al在钢中具有协同效应，能够显著改善钢在高浓度硫酸根和氯离子环境下的耐腐蚀性能。其机理在于：一方面是Cr与Al的配合加入显著提高了钢的腐蚀电位，提高幅度约为200毫安，而1％Cr仅使得钢腐蚀电位提高40毫安；另一方面是Cr与Al在钢中形成了金属间化合物Fe₂CrAl和Cr₈Al₅。在高硫酸根、氯离子环境下，这两种化合物在钢的表面聚集，提高了钢的耐腐蚀性能。腐蚀电位的提高降低了腐蚀电流，减少了腐蚀的发生；而Cr、Al金属间化合物对表层保护同时阻碍了腐蚀的深入，起到了隔绝的作用。正是在Cr和Al的这种协同作用下，才获得了高硫酸根、氯离子环境下的耐腐蚀性能。所以Cu和Cr必须与适量的 Al配合，从而获得在300～30000mg/kg高硫酸根离子浓度、1500～8000mg/kg 浓度氯离子浓度土壤腐蚀环境下的优异耐腐蚀性能。

所以本发明对Cu、Cr和Al的加入量做了限制并要求其含量满足关系式：1.0≤Cr/Al≤4.0，Cu+1.22Cr+35.3Al≥9.2，从而在所述环境下的耐腐蚀性能达到普碳钢的6倍以上，相对腐蚀率低于16.5％；并具有与常规耐候钢相当的耐大气腐蚀性能，相对普碳钢的腐蚀率≤55％，从而满足多种环境下的耐腐蚀性能要求。新的耐蚀成分体系避免了常规耐硫酸根离子腐蚀钢中Sb对环境和人体的毒性污染，同时耐腐蚀性能得到极大改善，属于环境友好型产品。

本发明利用C、Mn的固溶强化及V、Nb和Ti等的析出强化和细晶强化效果获得345MPa以上屈服强度，同时具有良好的低温冲击韧性，-40 ℃条件下低温冲击功值超过160J，延伸率超过20％，实现了高耐腐蚀性能和高韧性的匹配，并具有良好的成形性能，满足桩基用钢的适用要求。

本发明所述的光伏桩基用高强度耐蚀钢的制造方法，其包括如下步骤：

1)冶炼、铸造

按上述成分冶炼、铸造成坯；其中炼钢采用LF精炼；

2)铸坯加热

加热炉为还原性气氛，铸坯出炉温度1230℃以上，保温时间2～4h，其中，均热保温时间不小于40min；

3)轧制

采用热连轧，钢坯粗轧结束温度1000℃以上，粗轧阶段累计压下率≥80％；精轧采用铁素体轧制工艺，精轧开轧温度≤950℃，终轧温度820～880℃，然后冷却，控制冷速≥10℃/s，至卷取温度520～580 ℃卷取。

在本发明所述的光伏桩基用高强度耐蚀钢的制造方法中：

炼钢采用LF精炼，减少了RH环节，进一步降低了成本。

铸坯加热：要求加热炉为还原性气氛，控制铸坯出炉温度1230℃以上。考虑到本钢种中加入了微量的Ti，为保证Ti的碳氮化物充分固溶，选择加热温度1230℃以上，保温时间2～4h，其中均热保温时间不小于40min。此外，铸坯可以在浇铸完成后热装入炉，即确认铸坯表面无质量问题后从浇铸区通过辊道直接运到加热炉进行加热保温，从而能够降低能源消耗。

轧制采用热连轧，本发明钢种要求粗轧结束温度不低于1000℃即可，粗轧阶段累计压下率≥80％，精轧阶段采用铁素体轧制工艺，控制精轧开轧温度≤950℃，精轧结束温度820-880℃。本发明中添加了较多的Cr、 Al元素，这两种元素均为铁素体形成元素，使得低奥氏体稳定性降低并减少奥氏体过冷度，提高了铁素体形成稳定性。从图1看，连续冷却条件下铁素体开始形成温度约为945℃；为避免两相区轧制导致轧制力的突变，本发明要求在精轧阶段采用铁素体轧制工艺。根据铁素体形成温度要求控制精轧开始温度不高于950℃，过高则进入铁素体、奥氏体两相区，导致轧制力波动及板形变差，并增加设备载荷，影响厚度控制精度；过低则进入珠光体相变区，同时带钢变形抗力提高，增加设备载荷和能耗，对板形及耐腐蚀性能不利，并损伤设备。所以控制精轧结束温度为820～880℃。

本发明要求控制卷取温度520～580℃。从相图看，本发明所述钢种在很大范围内均形成铁素体组织；在温度降低到740℃后珠光体开始形成。随着温度降低，不论冷速高低，都会发生贝氏体相变，形成少量的贝氏体组织。所以本发明钢种的基体组织为铁素体+珠光体为主，并辅以少量的贝氏体组织。为获得更好的强韧性，要求轧后立即水冷以尽可能细化组织，形成细小的铁素体+珠光体组织。基体中珠光体为高C组分，易于在基体中形成原电池，促进腐蚀的发生。为改善钢的耐腐蚀性，应尽量减少基体中珠光体的形成。从图1的CCT曲线看，要求控制轧后冷速10℃/s以上即可降低冷却过程中珠光体的形成；但同时要求控制卷取温度不得超过 600℃，以避免钢卷在随后的缓冷过程中有珠光体生成，对耐腐蚀性能不利。

从图2的TTT温度曲线看，538℃左右是贝氏体形成最快的温度，为让基体中尽量形成更多的贝氏体以获得更高的强度，选择在此温度卷取。卷取温度过高将进入珠光体相变区，过低则不利于形成较多的贝氏体组织。本发明钢种不需要轧后热处理，缩短生产周期、降低生产成本。

本发明具有如下优点：

1.本发明钢在300～30000mg/kg高硫酸根离子浓度、1500～8000mg/kg 浓度氯离子浓度土壤腐蚀环境下具有优良的耐腐蚀性能，保证用其制作的光伏桩基在土壤中的耐腐蚀性能，同样腐蚀环境下其耐腐蚀性能达到普碳钢的6倍以上，相对腐蚀率低于16.5％；耐大气腐蚀性能也达到常规耐候钢水平，相对Q345B的腐蚀率低于55％，从而满足多种环境下的耐腐蚀性能要求。

2.本发明钢具有优良的力学性能，屈服强度≥345MPa，抗拉强度≥ 485MPa，延伸率A≥20％，-40℃低温冲击功值≥160J；同时冷弯性能优良，满足D＝2a、180°的冷弯要求。

3.本发明钢不含有Sb，避免了对环境和人体健康的危害，属于环境友好型产品。

4.本发明钢采用铁素体轧制工艺生产，避免了两相区轧制的轧制力波动及板形差问题。带钢可以在10℃以上冷速均可获得贝氏体组织，配合卷取温度，可以获得铁素体+珠光体及少量贝氏体的基体组织。本发明钢轧态交货，生产工艺简单，生产周期短，利用现有轧钢设备即可实施。

附图说明

图1为本发明实施例钢的CCT相变温度曲线；

图2为本发明实施例钢的TTT相变温度曲线。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。

本发明实施例钢的成分参见表1，表2为本发明实施例钢的生产工艺参数，表3为本发明实施例钢的性能参数。

其中，对比例1是中国专利公开号CN102127717A公开的“韧性优良的高耐蚀性含Cr耐候钢”，对比例2是中国专利公开号CN102268613A 公开的“一种铁路车辆用耐大气腐蚀热轧钢板及其制造方法”，对比专利 3是中国专利公开号CN109023071A公开的“一种耐中性土壤腐蚀埋地结构用钢及其制造方法”。

从表1～表3可以看出，本发明钢种与对比专利1的化学成分有明显不同，本发明钢种为采用Cu-Cr-Al成分体系获得在300～30000mg/kg硫酸根离子浓度、1500～8000mg/kg浓度氯离子浓度土壤环境下的优异耐腐蚀性能。对比专利1为高Cr-Ni成分设计，其中Cr含量2.5-7.0％、Ni0.2～1.2％，远高于本钢种；而对比专利2不仅含Sb，还含有较高P，还需要同时添加Mg和Ce。其中较高的P设计对低温韧性和成形性能不利，而Mg和Ce 的添加则增加了生产难度。特别是Sb属于一种典型的有毒有害重金属元素，对人体和动物体产生慢性毒性及潜在致癌性。对比专利3除了Sb外， Cr、Mo的含量也很高。

本发明采用热连轧工艺生产，精轧阶段采用铁素体轧工艺，在轧后层冷过程中仅要求控制冷速在10℃/s以上，工艺窗口更宽，降低了生产难度，便于现场生产。而对比文件1要求控制轧后冷速5～20℃/s，对冷速范围有明确限定，这显然增加了水冷的控制难度；对比文件2则要求在880～950 ℃终轧后经1～35秒空冷再以10℃/s以上冷速冷却到550～690℃卷取，轧后空冷再水冷的冷却工艺显然增加了生产难度，特别是空冷导致生产时间的延长，影响生产节奏。

本发明钢的性能要求与对比例不同，本发明钢种屈服强度在345MPa 以上，延伸率超过20％，-40℃冲击功值在160J以上，在300～30000mg/kg 高硫酸根离子浓度、1500～8000mg/kg浓度氯离子浓度下土壤腐蚀环境和工业大气环境下均具有良好的耐腐蚀性能。

本发明钢与目前的两种常见耐大气腐蚀钢做对比，其中，对比例1、2 为一种高耐蚀耐候钢，对比例3、4为一种450MPa级常规耐候钢。制备的钢板为铁素体+珠光体组织为主。按照TB/T2375“铁路用耐候钢周期浸润腐蚀试验方法”检测，相对Q345B腐蚀率低于55％；模拟高硫酸根+氯离子腐蚀环境下，全浸试验根据GB 10124－1988“金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法”进行，试验溶液为10.0％ H₂SO₄+3.5％NaCl，试验时间为24h，试验温度23±2℃，耐腐蚀性能达到普碳钢的6倍以上，相对腐蚀率低于16.5％；耐大气腐蚀性能也达到常规耐候钢水平，相对Q345B的腐蚀率低于55％，从而满足多种环境下的耐腐蚀性能要求。而对比的两种耐候钢中，虽然对比例1、2在大气环境下具有远超普通耐候钢的耐腐蚀性能，但在模拟高硫酸根、氯离子浓度土壤环境下其相对腐蚀率远高于本发明，说明其耐腐蚀性能达不到本发明要求，且对比例1、2的低温冲击韧性较差；对比例3、4则几乎没有改善作用，对比例3的耐腐蚀性能针对硝酸根和氯离子，与本发明不同。

综上所述，本发明钢除具备高强高韧外，在大气及高硫酸根离子、氯离子浓度土壤腐蚀环境下还具有良好的耐腐蚀性能性能，在 300～30000mg/kg高硫酸根离子浓度、1500～8000mg/kg浓度氯离子土壤环境下耐腐蚀性能达到普碳钢的6倍以上，相对腐蚀率低于16.5％；耐大气腐蚀性能也达到常规耐候钢水平，相对Q345B的腐蚀率低于55％，从而满足多种环境下的耐腐蚀性能要求，特别是满足光伏桩基在西部地区的腐蚀要求；也可应用于海水、煤气管道等存在氯离子、硫酸根离子腐蚀的设备中以及常规的要求工业大气腐蚀性能的钢结构制作。

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Claims

1.一种光伏桩基用热轧耐蚀钢，其成分重量百分比为：C：0.03～0.12％，Si：0.20～0.50％，Mn：0.4～0.9％，P≤0.018％，S≤0.006％，Al：0.2～0.8％，Cu：0.10～0.50％，Cr：0.3～1.2％，Ni≤0.20％，N≤0.006％，余量包含Fe和其它不可避免的杂质元素，且，需同时满足：

1.0≤Cr/Al≤4.0，

Cu+1.22Cr+35.3Al≥9.2。

2.如权利要求1所述的光伏桩基用高强度耐蚀钢，其特征在于，余量为Fe和其它不可避免的杂质元素。

3.如权利要求1或2所述的光伏桩基用高强度耐蚀钢，其特征在于，还包含Ti：0.01～0.06％、Nb：0.01～0.03％和V：0.01～0.04％中的一种或多种。

4.如权利要求1或2或3所述的光伏桩基用高强度耐蚀钢，其特征在于，还包含Sn：0.01～0.12％、RE：0.01～0.12％中的一种或两种。

5.如权利要求1～4中任何一项所述的光伏桩基用高强度耐蚀钢，其特征在于，Mn含量为0.5～0.8％。

6.如权利要求1～5中任何一项所述的光伏桩基用高强度耐蚀钢，其特征在于，Cu含量为0.15～0.35％。

7.如权利要求1～6中任何一项所述的光伏桩基用高强度耐蚀钢，其特征在于，Cr含量为0.6～1.0％。

8.如权利要求1～7中任何一项所述的光伏桩基用高强度耐蚀钢，其特征在于，所述耐蚀钢的显微组织为铁素体+珠光体及少量的贝氏体。

9.如权利要求1～8中任何一项所述的光伏桩基用高强度耐蚀钢，其特征在于，所述耐蚀钢在300～30000mg/kg高硫酸根离子浓度、1500～8000mg/kg浓度氯离子浓度下的土壤腐蚀环境中钢板的耐腐蚀性能达到普通钢的6倍以上，相对腐蚀率低于16.5％；工业大气环境下相对普碳钢的腐蚀率≤55％；且，所述耐蚀钢的屈服强度≥345MPa，抗拉强度≥485MPa，延伸率A≥20％，-40℃冲击功值≥160J。

10.如权利要求1～9中任何一项所述的光伏桩基用高强度耐蚀钢的制造方法，其特征是，包括如下步骤：

1)冶炼、铸造

按权利要求1～7中任何一项所述成分冶炼、铸造成坯；其中炼钢采用LF精炼；

2)铸坯加热

3)轧制

采用热连轧，钢坯粗轧结束温度1000℃以上，粗轧阶段累计压下率≥80％；精轧采用铁素体轧制工艺，精轧开轧温度≤950℃，终轧温度820～880℃，然后冷却，控制冷速≥10℃/s，至卷取温度520～580℃卷取。