浦項開發耐海水腐蝕高強鋼Poseidon500
耐海水腐蝕鋼是與一般鋼材相比生銹較少的耐腐蝕性非常強的鋼材。對空氣中的水分和氧氣的接觸適應性極強,在富有鹽分的海水環境中對鹽分(氯離子)有較強的耐腐蝕性,主要用于鋼板樁、鋼管樁、港口設施等海洋結構物。與現有的STK400和STK490鋼相比,浦項新開發出的Poseidon500耐海水腐蝕高強鋼屈服強度更高(最低屈服強度為380MPa),最低抗拉強度為500MPa,在海水環境中,特別是在浪花飛濺區的耐腐蝕性非常高,提高了產品的經濟性和耐久性。
耐海水腐蝕高強鋼Poseidon500的表面含有Cr、Cu、Ni等合金元素(表1),這些元素氧化過程中在鋼材表面上形成致密的氧化膜,從而降低了鋼材的腐蝕速度。
表1 Poseidon500的化學成分 %

韓國鋼結構學會于2012年對規格為508mm×l2mm(外徑D×壁厚t,下同)的Poseidon500鋼管進行了壓縮和彎曲試驗。其中壓縮試驗根據長度分別為2m、6m、12m的Poseidon500鋼管樣品細長比提出了容許軸向壓縮應力規定,其最小屈服點應該至少達到韓國公路橋設計標準(2010)中HSB500的標準,即滿足HSB500的容許應力要求,Poseidon500鋼的容許抗壓應力如表2所示。
表2 各鋼種容許抗壓應力的比較 MPa

將Poseidon500應用于棧橋碼頭,與現有的STK400和STK490鋼管進行比較試驗。結果顯示,在正常條件下,如果采用Poseidon500,容許應力增加。經過計算,與現有鋼管相比,Poseidon500鋼的容許抗壓應力提高了24%-64%,見表3。
表3 耐海水腐蝕高強鋼與現有鋼管的力學性能比較 MPa

對于Poseidon500鋼,采用腐蝕裕量為2mm時,鋼管規格為812.8mm×14mm;采用腐蝕裕量為1mm時,鋼管規格為812.8mm×12mm(表4)。如果采用812.8mm×14mm的Poseidon500鋼管替代812.8mm×16mm的STK490鋼管,鋼材重量可減少12%,可節省原材料費用。
表4 應用設計比較試驗

為了驗證其耐腐蝕性能,浦項鋼鐵解決方案中心聯合浦項產業科學研究院功能材料研究中心從2010年開始在光陽(南海)、浦項(東海)、詩華(西海)等三大海域對Poseidon500的508mm×12mm鋼管進行了為期兩年的長期暴露試驗,以每6個月為周期進行回收,通過測定減輕的重量計算腐蝕速度。試驗結果證實,Poseidon500的耐腐蝕性比普通鋼材SS400高40%以上。這種耐海水腐蝕鋼在海水中因腐蝕生銹的流失量較少,因而可以作為環保型鋼材有效遮擋污染物。
目前,Poseidon500鋼作為U型和Z型鋼板樁用于現場施工,其成形性已經得到了驗證,并分別以HSM500、STKM500、SKK500的名稱注冊在KS的D 3003(港口及海洋結構物耐腐蝕鋼材)、D3300(港口及海洋結構用耐腐蝕性鋼管用鋼材)、F4602(鋼管樁)標準中。今后,浦項還計劃開發出Poseidon600等更高強度級別的耐海水腐蝕鋼種,同時提高其低溫沖擊性,大力推進環保型耐海水腐蝕鋼的品牌化。