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              天铭 天铭
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              耐腐蚀合金铸铁
                  耐海水腐蚀及海洋大气腐蚀铸造加工件,代表材质为STNi2CrCuRe,主要用于沿海水利工程、海河大闸、海滨发电工程、污水处理工程等需要耐海水及海洋大气腐蚀、城市污水处理的铸造加工件,用于替代价格昂贵的不锈钢。耐海水腐蚀铸造加工件,与不锈钢结构件或不锈钢复合结构件相比,具有结构设计灵活、成本低廉的优点,近年来已在沿海工程获得大量成功应用。
                 STNi2CrCuRe耐海水腐蚀铸件性能简介
                  对于海水水工工程而言,耐蚀金属材料的用量大,一个工程用量可能达到成千上万吨,使用高级合金是不现实的,也是对资源的浪费。使用普通碳钢与铸铁很难达到实际使用与设计的要求;采用不锈钢焊接钢结构基体的复合材料,因不同材质的电子电位差不同,往往因焊接部位的加速腐蚀造成复合材料埋件的过早失效,综合考虑各种选材原则、平衡各种因素条件后,选用低合金耐海水腐蚀铸铁是比较普遍的选择。目前研制和在用的低合金铸铁就是在铸铁中加入Ni、Cr、Si、Cu、RE等元素形成的低合金耐蚀铸铁,加入Ni、Cr、Si等元素降低铸铁中阳极相,也就是基体的活性,朝正电位方向移动,从而降低材料的腐蚀速度;加入Cr、Si等在铸铁表面形成保护膜,相当于增加了腐蚀微电池的电阻,减小电流,降低腐蚀;加入稀土元素使铸铁除气,去除杂质、改善组织,特别是晶界上的杂质,从而改善铸铁的耐蚀性,特别是耐晶间腐蚀性能。近年来逐渐形成了以STNi2CrCuRE为代表的耐蚀铸铁,腐蚀速度约为0.05~0.2mm/a,耐蚀级别为4~6级,是目前应用较多的耐蚀铸铁材料,这种耐蚀铸铁近几年来在海水水工工程中获得了大量应,使用效果良好。   STNi2Cr合金铸铁材料以其优良性价比受到了用户的一致好评,近年来在近海工程和沿海水利工程上面得到了越来越多的应用。在多达四十几个项目应用中,经跟踪未发现有超过设计要求的腐蚀现象发生。
                STNi2Cr合金铸铁材料存在以下问题:
              1、 不经表面防腐的合金铸铁材料长时间暴露在空气中时,会生成一层浮锈,但不影响合金铸铁材料的耐海水腐蚀性能。
              2、 该材料是灰铸铁基体的脆性材料,在吊装转运过程中如操作不当会造成埋件摔断。

              表1   常用耐海水腐蚀铸件的化学成分

              牌号

              C

              Si

              Mn

              P≤

              S≤

              Ni

              Cr

              Cu

              RE

              耐腐蚀性能

              STNi2CrCuRE

              2.8~3.6

              1.8~2.8

              0.6~1.0

              0.12

              0.06

              2.0~2.8

              0.8~1.5

              0.50~1.00

              ≤0.15

               

               

               

               

               

               

               

               

               

              STNi2Cr

              2.8~3.6

              1.8~2.8

              0.6~1.0

              0.12

              0.06

              2.0~2.8

              0.8~1.5

               

               

              STNi2Cr

              2.8~3.6

              1.8~2.8

              0.6~1.0

              0.12

              0.06

              1.5~2.0

              0.8~1.5

               

               

              STNi2Cr

              2.8~3.6

              1.8~2.8

              0.6~1.0

              0.12

              0.06

              0.8~1.2

              0.8~1.5

               

               



               

               

               

               

               

               

               

               

               

               

               

               

              上述常用耐海水腐蚀铸铁材料,设计单位可根据应用环境的海水含盐量高低、海水流速大小、海水(或污水)的污染程度,工程的重要程度选择不同合金含量的材料成分。表1牌号从上至下随着合金含量的降低耐蚀性能和造价也逐步降低。
                设计单位在设计合金铸铁的材质时,应避免使用AS(砷)、Sb(锑)合金元素。虽然AS、Sb等元素降低铸铁中阴极相的活性,使阴极相朝负电位方向移动,降低耐蚀铸铁不同相之间的电位差,降低材料的腐蚀速度,但铸件开裂倾向极大,并大幅降低合金铸铁的机械性能。提高Cr含量不仅提高合金铸铁的耐蚀能力,还可以大幅提高合金铸铁的硬度,但Cr含量大于1.2%、硬度大于350HB后,将造成加工很困难。如果埋件工作面需要高硬度,为降低制造成本,应按照埋件的使用功能区分不同埋件的合金成分含量,如:门楣(顶坎)、底坎可以选择Cr:0.8-1.2%,硬度HB≧220;主轨、反轨、主反轨可以选择Cr:1.2-1.8%,硬度HB≧300
                为满足合金铸铁的设计寿命,海水工程埋件选用材料时,首先就是选用适用的冶金产品品种牌号,这种牌号的产品应该具有符合设计要求的耐腐蚀性能、综合力学性能和适宜的热处理状态;确定采用的品种牌号后,更要严格要求铸件的冶金质量,包括化学成分的准确性、均匀性;第二要考虑生产海水工程埋件的冶金工艺,因为先进的冶炼工艺是生产高质量产品的保证,冲天炉就很难保证成分的准确性和均匀性,只有中低频感应电炉等类熔炼炉才能冶炼出优质的铁水,才能保证达到设计的要求;再者,还要看产品的铸造工艺,先进的铸造工艺才能铸造出不仅外观质量高,而且内在质量好的优质的铸件。这几方面都是选材时应该特别注意的。

              表2  典型海水工程埋件用腐蚀铸铁的性能

              牌号

              抗拉强度(Mpa)

              抗弯强度(Mpa)

              硬度(HB)

              腐蚀率(mm/y)

              STNi2CrCuRE

              ≥240

              480

              ≥240

                0.05~0.20

               

               

               

              注:对于主轨、反轨、主反轨等需要与轮子接触的埋件,Cr含量可调整到1.2%以上,如用户无特殊要求,为方便机械加工,Cr含量不作调整。

              GSTNi2CrCuRe简介
                为解决STNi2CrCuRe韧性不足的问题,我公司经过长期攻关,研制出了高强度兼具一定韧性的新型合金铸铁材料GSTNi2CrCuRe,并经国际知识产权局备案形成我公司的专有技术,其化学成分与主要性能如下表:
                        表3   GSTNi2CrCuRe耐海水腐蚀铸件的化学成分

              牌号

              C

              Si

              Mn

              P≤

              S≤

              Ni

              Cr

              Cu

              RE

              GSTNi2CrCuRE

              2.8~3.6

              2.0~3.5

              0.5~1.0

              0.12

              0.06

              2.0~2.8

              0.6~1.5

              0.50~1.00

              ≤0.15

               

               

               

              表4  GSTNi2CrCuRe腐蚀铸铁的性能 

              牌号

              抗拉强度(Mpa)

              延伸率(δ5)

              硬度(HB)

              腐蚀率(mm/y)

              GSTNi2CrCuRE

              ≥420

              ≥ 3%

              ≥270

               

               

               

               

               

               

              GSTNi2CrCuRe与 STNi2CrCuRe相比,其材料的显著优点是:在强度提高近一倍的情况下,基体还具有一定的韧性(其韧性指标相当于挖掘机斗齿),并且耐海水腐蚀性能大幅提高。    
              耐海水腐蚀合金铸铁埋件的典型结构

              底坎典型结构

               门楣典型结构

              主轨典型结构

              主反轨典型结构

              门槽埋件的结构工艺性
                目前水利工程门槽埋件有结构件与铸造件两种。因为制造工艺的差别,这两种工件的结构形式有比较大的区别。结构形式的合理性,决定了制造工艺性的好坏,从而影响到埋件制造的难度和精度,进而影响到投资方的成本。
                合理的铸件壁厚与连接
                  合理的铸件壁厚与过渡可获得较理想的铸件物理性能,不出现白口倾向,同时得到合理的石墨形状

              铸造门槽埋件的结构工艺性
                铸件的筋板设计:筋板距离不宜超过500mm,对于主反轨类铸件,要考虑在筋板上设置灌浆孔。
                埋件的断面形状:合理的断面形状应是1)平面宽度不宜超过500mm;2)埋件自身结构大体对称;3)壁厚不宜悬殊过大
                不合理的断面形状会造成浇注塌箱、铸造后收缩变形,铸件热结处产生缩孔、缩松缺陷。
                埋件长度:埋件长度2.5-3m比较合理,埋件过短增加安装难度并降低安装精度,埋件过长会造成变形量增加并加工困难。

              合金铸铁加工面涂层的合理厚度
                耐腐蚀合金铸铁是依靠材料本身的性能进行防腐的,设计单位在进行防腐设计时,建议加工面漆膜厚度不宜超过100um。因为埋件工作面经机械加工后很光洁,与抛丸或喷砂后的钢结构相比,漆膜附着力很差,如果漆膜设计过厚(如超过150um),漆膜涂层在干燥后会变得很脆,受到外力磕碰时很容易脱落而失去防腐意义,所以建议耐腐蚀合金铸铁加工面的漆膜厚度最好不要超过100um

              耐腐蚀合金铸铁埋件实物图片

              各种结构形状的主反轨图片

               

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