[发明专利]屈服强度500MPa级耐腐蚀钢筋及制造方法

说明书

技术领域：

本发明属于建筑用耐蚀钢技术领域，特别涉及屈服强度500MPa级耐腐蚀钢筋及制造方法。

背景技术：

海洋环境下由于氯离子侵蚀导致混凝土结构过早失效的案例广泛存在，造成巨大的经济损失。目前，随着我国南海的大力开发，南海高温高湿高盐以及使用除冰盐的公路等服役环境，对钢筋混凝土结构的耐久性也提出了更高的要求。钢筋的锈蚀不仅大大缩短了建筑物的整体寿命，也造成了安全隐患。使用耐腐蚀钢筋是防止钢筋混凝土结构因钢筋腐蚀而过早破坏的最后一道屏障。因此，钢筋的耐腐蚀性能成为国内外工程界关注的热点问题。

目前，钢筋防腐的措施主要有涂/镀层钢筋、FRP筋和不锈钢筋等。常见的涂/镀层钢筋主要有环氧涂层钢筋和热浸镀锌钢筋，其中环氧涂层钢筋应用较为广泛。实践中发现，涂层钢筋在运输、搬运、绑扎以及混凝土浇注施工中涂覆膜经常出现严重破坏，钢筋的点蚀将更为严重反而会导致钢筋混凝土整体耐久性的下降。FRB筋也有较为明显的不足，主要体现在与混凝土结合强度差、抗剪切强度低、弹性模量低以及热稳定性差等方面，在高强度混凝土结构中应用较为困难；此外，在温度、水分、碱、酸、盐等环境下FRP材料自身耐久性将在很大程度上影响到FRP钢筋混凝土结构的耐久性。不锈钢筋含有大量贵重的Cr、Ni等合金元素，使其生产成本明显高于普通碳素钢筋，使用不锈钢筋的工程一次性投入成本约为相同级别普通碳素钢筋的4-6倍，较大程度上限制了不锈钢筋在混凝土结构中的应用。

中国专利CN103834871A公开了500MPa级耐腐蚀含Cr钢筋及其轧制工艺，所述钢筋虽然在5％NaCl溶液中盐雾腐蚀时，其耐蚀性能是普通HRB500钢筋的4～6倍，但是钢筋中含有8～10％的Cr，合金元素较高，成本较高，不利于资源节约；同时如此高的Cr含量以及较低的C含量，现有钢筋冶炼工艺很难满足要求，另外Cr元素淬透性较高，如此高的Cr含量即使缓冷也会生成马氏体组织，采用常规钢筋生产工艺其性能很难达到要求。中国专利文献CN106756518A公开了一种500MPa级耐腐蚀钢筋及生产方法，所述钢筋中化学成分质量百分含量为：C：0.16～0.20％、Si：0.30～0.50％、Mn：1.10～1.30％、V：0.07～0.09％、S≤0.03％、P≤0.03％、Cu：0.30～0.40％、Cr：0.8～1.0％，虽然钢筋合金成本较低，但是钢筋中未添加抑制Cu在表面龟裂的元素Ni，铸坯表面易形成裂纹影响产品的质量与耐蚀性能；另外C元素较高、Cr含量较低，在干湿周浸腐蚀条件下很容易发生局部腐蚀(点蚀缺陷等)现象。中国专利文献CN105950989A公开了一种耐蚀钢筋及生产方法，所述钢筋化学成分为：C：0.15～0.23％、Si：0.30～0.65％、Mn：0.90～1.60％、P≤0.03％、S≤0.03％、Cr：1.40～2.50％、Cu：0.20～0.40％、Ti：0.010～0.025％、N≤0.015％、O≤0.0020％，所述钢筋中未添加抑制Cu在表面龟裂的元素Ni，铸坯表面易形成裂纹影响产品的质量与耐蚀性能；由于钢筋中N含量较高，Ti在高温下首先与Ti结合形成TiN颗粒，因此靠有限Ti来抑制Cr与C结合，进而抑制点蚀现象能力有限，其点蚀与局部腐蚀难以避免。

因此在现有广泛应用的500MPa级高强钢筋的基础上，结合现有钢筋生产工艺，采用资源节约型合金设计，改善钢筋的耐腐蚀性能，提高建筑物的使用寿命并降低后期维护成本，对耐蚀钢筋的推广与应用具有十分重要的意义，并具有广阔的应用前景。

发明内容：

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种屈服强度500MPa级耐腐蚀钢筋及其制造方法。本发明从提高钢筋内在质量及改善局部腐蚀方面着手，通过合金成分及生产工艺的设计，在不添加大量合金的前提下，具有相对优异的耐Cl^-环境腐蚀性能。同时，其力学性能与焊接性能满足GB1499-2007中500MPa级钢筋的性能指标要求，生产成本低，工艺操作性强，适合大量推广使用。

本发明所提供的一种屈服强度500MPa级耐腐蚀钢筋按重量百分比计算包括以下成分：C：0.05～0.10％，Si：0.30～0.60％，Mn：1.20～1.50％，Cr：1.00～1.50％，Ni：0.10～0.20％，Cu：0.20～0.40％，Mo：0.10～0.20％，V：0.06～0.10％，Ti：0.010～0.025％，P≤0.035％，S≤0.010％，余量为Fe和不可避免的残存杂质元素。