一种适用于海洋环境的耐腐蚀桥梁支座用钢技术领域
本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种适用于海洋环境的耐腐蚀桥梁支座用钢。
背景技术
桥梁支座作为桥梁上下结构的连接件，直接影响桥梁的使用性能和寿命，对桥梁的结构安全和耐久性起着决定性作用。近年来，随着我国沿海地区经济的快速发展，跨海大桥和海滨桥梁的兴建日益增加，这些地区桥梁多处于咸淡水交替、受海水及盐雾影响的氯化物环境，海水含盐度高，氯离子含量较大，特别是华南沿海地区常年气温较高，湿度大，季候风强烈，桥梁支座受海洋大气腐蚀更为严重，桥梁的耐久性和服役年限将受到严重影响。
目前桥梁支座依然采用涂漆、涂层或复合涂层等防腐措施，而这样的支座在海洋环境中会出现表层涂漆易剥落、涂层易老化等时效问题，导致支座使用寿命减短，持久性差，同时由于边角积水位置没有办法采用补救措施，导致材料会持续腐蚀，劣化失控，支座总体性能大幅下降，严重威胁桥梁的安全性。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种适用于海洋环境的耐腐蚀桥梁支座用钢，该种钢作为支座可以裸露使用，不仅具有优良的耐腐蚀性能，同时具有较高的力学性能，满足不同牌号性能要求。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
本发明一种适用于海洋环境的耐腐蚀桥梁支座用钢，所述桥梁支座用钢成分包括：以质量百分比计，C：0.08～0.15％，Si:0.16～1.0％，Mn:0.5～1.6％，Cr：0.60～11.0％，Ni：0.30～2.0％，Al：0.01～0.5％，P≤0.015％，S≤0.015％，Cu≤0.80％、V≤0.06％和Mo≤0.35％，余量为Fe和不可避免的杂质元素；
所述桥梁支座用钢热处理工艺为：在加热炉中从室温加热至860～950℃，保温3.0～5.0h，然后冷却至室温。
进一步地，所述冷却方式为空冷、炉冷或控制冷却速度的冷却方式。
进一步地，所述炉冷方式为：随炉冷却至500℃后开炉空冷至室温。
进一步地，所述控制冷却速度的冷却方式为：以80℃/h的冷却速度冷却至550℃，然后空冷至室温。
对所述桥梁支座用钢的成分进行说明：
C：C含量过低的钢在冶炼控制上难度大，不适用铸钢件生产企业装备条件。本发明中钢的碳含量范围0.08～0.15％。
Si：Si以固溶体形态存在于铁素体或奥氏体中，有较强的固溶强化作用，提高钢的强度。综合考虑铸钢件耐腐蚀性能和力学性能要求，本发明Si含量控制范围Si：0.16～1.0％。
Mn：锰和铁形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度。综合考虑铸钢件耐腐蚀性能和力学性能要求，本发明中Mn含量优选范围：0.5～1.6％。
P、S：P、S在钢中常被认为杂质元素，钢质洁净化将有效降低P、S含量，但是会增加炼钢成本，因此，本发明中P、S含量范围：P≤0.015％、S≤0.015％。
Cu：Cu是提高钢耐腐蚀性的合金元素，但根据本发明的试验结果，本发明中Cu含量范围：0％～0.8％。不加Cu的钢可以通过Cr、Ni、Mo、Al等合金元素保证钢的耐蚀性能。
Ni：Ni可以提高钢的抗腐蚀能力，根据Cu、Cr配比，本发明中Ni含量范围：0.3～2.0％。
Al：Al主要用于脱氧和细化晶粒，对钢的耐蚀性有一定贡献。本发明中Al含量范围：0.01～0.5％。
V：V以C、N化物的形式在铁素体中析出，具有很强的析出强化作用，同时细化晶粒，因此，对钢的强度和韧性有一定贡献。本发明中加入V含量范围：≤0.06％。
Mo：Mo可以降低点蚀的可能性，本发明中Mo含量范围：≤0.35％。
本发明有益效果如下：
本发明提供的一种适用于海洋环境的耐腐蚀桥梁支座用钢，通过调控成分配比，使桥梁支座的耐腐蚀性达到最大程度的提高，并结合热处理工艺，进一步提高桥梁支座的力学性能，在达到力学性能的前提下大幅提高耐腐蚀性能，从而满足工程对不同耐腐蚀等级和强度等级的需要。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书来实现和获得。
具体实施方式
下面结合优选实施例对本发明技术方案作进一步阐述，应当理解，以下实施例仅用于解释和阐述本发明，但不构成对本发明技术方案的限制。
以成分包括：以质量百分比计，C：0.30％，Si：0.17％，Mn：0.87％，P：0.021％，S：0.013％，Cu：0.014％，Cr：0.038％，Ni：0.034％，余量为Fe和不可避免的杂质元素，为对比钢。
实施例1
本发明实施例提供一种适用于海洋环境的耐腐蚀桥梁支座用钢，包括：以质量百分比计，C：0.08％，Si：1.00％，Mn：0.92％，P：0.006％，S：0.004％，Cu：0.79％，Cr：2.03％，Ni：0.86％，Al：0.025％，V：0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质元素；
所述桥梁支座用钢热处理工艺为：在加热炉中从室温加热至860℃，保温3.5h，然后空冷至室温。
实施例2
本发明实施例提供一种适用于海洋环境的耐腐蚀桥梁支座用钢，包括：以质量百分比计，C：0.09％，Si：0.66％，Mn：0.96％，P：0.006％，S：0.004％，Cu：0.75％，Cr：0.63％，Ni：1.21％，Al：0.032％，余量为Fe和不可避免的杂质元素；
所述桥梁支座用钢热处理工艺为：在加热炉中从室温加热至900℃，保温3h，然后空冷至室温。
实施例3
本发明实施例提供一种适用于海洋环境的耐腐蚀桥梁支座用钢，包括：以质量百分比计，C：0.12％，Si：0.51％，Mn：1.12％，P：0.006％，S：0.004％，Cu：0.49％，Cr：0.77％，Ni：0.38％，Al：0.16％，V：0.06％，余量为Fe和不可避免的杂质元素；
所述桥梁支座用钢热处理工艺为：在加热炉中从室温加热至950℃，保温4.5h，然后空冷至室温。
实施例4
本发明实施例提供一种适用于海洋环境的耐腐蚀桥梁支座用钢，包括：以质量百分比计，C：0.12％，Si：0.65％，Mn：0.96％，P：0.006％，S：0.004％，Cu：0.39％，Cr：0.83％，Ni：0.032％，Al：0.016％，Mo：0.30％，余量为Fe和不可避免的杂质元素；
所述桥梁支座用钢热处理工艺为：在加热炉中从室温加热至930℃，保温5h，然后空冷至室温。
实施例5
本发明实施例提供一种适用于海洋环境的耐腐蚀桥梁支座用钢，包括：以质量百分比计，C：0.12％，Si：0.66％，Mn：0.93％，P：0.006％，S：0.004％，Cu：0.49％，Cr：0.96％，Ni：0.84％，Al：0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质元素；
所述桥梁支座用钢热处理工艺为：在加热炉中从室温加热至900℃，保温4.5h，然后空冷至室温。
实施例6
本发明实施例提供一种适用于海洋环境的耐腐蚀桥梁支座用钢，包括：以质量百分比计，C：0.11％，Si：0.40％，Mn：0.55％，P：＜0.01％，S：＜0.01％，Cu：0.37％，Cr：1.01％，Ni：0.042％，Al：0.49％，Mo：0.34％，余量为Fe和不可避免的杂质元素；
所述桥梁支座用钢热处理工艺为：在加热炉中从室温加热至950℃，保温5h，然后空冷至室温。
实施例7
本发明实施例提供一种适用于海洋环境的耐腐蚀桥梁支座用钢，包括：以质量百分比计，C：0.10％，Si：0.33％，Mn：1.24％，P：＜0.01％，S：＜0.01％，Cr：10.78％，Ni：2.00％，Al：0.34％，余量为Fe和不可避免的杂质元素；
所述桥梁支座用钢热处理工艺为：在加热炉中从室温加热至950℃，保温5h，然后炉冷至500℃，空冷至室温。
实施例8
本发明实施例提供一种适用于海洋环境的耐腐蚀桥梁支座用钢，包括：以质量百分比计，C：0.11％，Si：0.26％，Mn：0.79％，P：＜0.01％，S：＜0.01％，Cr：10.33％，Ni：0.31％，Al：0.011％，Mo：0.26％，余量为Fe和不可避免的杂质元素；
所述桥梁支座用钢热处理工艺为：在加热炉中从室温加热至950℃，保温5h，然后炉冷至500℃，空冷至室温。
实施例9
本发明实施例提供一种适用于海洋环境的耐腐蚀桥梁支座用钢，包括：以质量百分比计，C：0.10％，Si：0.18％，Mn：0.67％，P：＜0.01％，S：＜0.01％，Cu：0.34％，Cr：5.31％，Ni：0.30％，Al：0.014％，余量为Fe和不可避免的杂质元素；
所述桥梁支座用钢热处理工艺为：在加热炉中从室温加热至950℃，保温4h，以80℃/h的冷却速度冷却至550℃，空冷至室温。
实施例10
本发明实施例提供一种适用于海洋环境的耐腐蚀桥梁支座用钢，包括：以质量百分比计，C：0.15％，Si：0.16％，Mn：0.50％，P：＜0.01％，S：＜0.01％，Cu：0.30％，Cr：3.27％，Ni：0.52％，Al：0.014％，余量为Fe和不可避免的杂质元素；
所述桥梁支座用钢热处理工艺为：在加热炉中从室温加热至950℃，保温4h，以80℃/h的冷却速度冷却至550℃，空冷至室温。
表1各实施例主要化学成分(％)
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将上述实施例1-实施例10的桥梁支座用钢和对比钢按照YB/T4367-2014《钢筋在氯离子环境中腐蚀试验方法》进行周浸加速腐蚀实验，实验条件为：切取直径为a、长度为b的试样在腐蚀介质中腐蚀时间为72h，腐蚀介质为2％NaCl溶液，相对湿度为70±10RH，温度为45℃±2℃，PH在6.5-7.5之间，试验周期为60min±5min，其中浸润12min±2min；然后按照以下计算公式计算平均腐蚀率：
W＝(w0－wt)×106/[πabt]
式中：W为腐蚀速率，g/m2·h；wt为试样腐蚀t时间除锈后的重量，g；w0为试样腐蚀前的重量，g；a、b分别为试样的直径和长度，㎜；t为试验时间，h。
本发明各实施例与对比钢的耐腐蚀性能比较结果如表2所示，由表2可看出本发明桥梁支座用钢的耐腐蚀性能显著优于对比钢。
表2各实施例与对比钢在2％NaCl溶液中进行周浸加速腐蚀试验的平均腐蚀率(g/m2·h)
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将上述实施例1-实施例10的桥梁支座用钢和GB/T11352-2009中ZG270-500、ZG310-570、ZG340-640牌号的三种钢进行力学性能对比，其结果如表3所示，由表3可以看出本发明实施例在满足ZG270-500、ZG310-570、ZG340-640牌号屈服强度和抗拉强度的要求的同时，各实施例的断面收缩率、冲击韧性明显高于相应指标要求，具有优异的力学性能。
表3各实施例的力学性能测试结果
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表4GB/T11352-2009力学性能
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综上所述，本发明实施例提供了一种适用于海洋环境的耐腐蚀桥梁支座用钢，通过调控成分配比，使桥梁支座的耐腐蚀性达到最大程度的提高，并结合热处理工艺，进一步提高桥梁支座的力学性能，在保证具有较高的力学性能的同时能大幅提高耐腐蚀性能，从而能够满足工程对不同耐腐蚀等级和强度等级的需要，增加使用过程中安全性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。