專利名稱：用于油船貨油艙的氣體保護(hù)焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于油船貨油艙的氣體保護(hù)焊絲，利用該氣體保護(hù)焊絲施焊后得 到的焊縫無需經(jīng)過防腐處理，即使在原油的腐蝕環(huán)境下也具有優(yōu)良的耐均勻腐蝕和耐點(diǎn)蝕 性能，同時(shí)焊縫還具有良好的力學(xué)性能。
背景技術(shù)：
油船貨油艙在裝有原油時(shí)，貨油艙內(nèi)處于極其復(fù)雜而惡劣的腐蝕環(huán)境。一方面，貨 油艙內(nèi)的上甲板發(fā)生均勻腐蝕。在原油的運(yùn)輸過程中貨油艙內(nèi)充有防爆氣體(5%仏+13% C02+0.01% S02+0. 1% H2S+bal N2)，在晝夜交替下，油船貨油艙內(nèi)溫度及濕度發(fā)生變化，在 上甲板上會(huì)凝結(jié)出水滴。由于貨油艙內(nèi)存在酸性氣體，導(dǎo)致水滴中PH值比較低，這種酸水 對上甲板進(jìn)行腐蝕形成鐵銹，而形成的鐵銹會(huì)作為催化劑促進(jìn)氣相中的氧化，從而在上 甲板上生成固體硫。固體硫與鐵銹交替生成，由于固體S很脆，這種腐蝕產(chǎn)物很容易從上甲 板剝落，堆積到貨油艙的下底板。資料表明，在大型油船中以固體S為主的腐蝕產(chǎn)物高達(dá) 300噸以上?？刂乒腆wS生成的關(guān)鍵是減少催化劑的生成，即減少鐵銹。另一方面，在貨油艙的下底板上發(fā)生點(diǎn)蝕，這在實(shí)際油船中是普遍存在的現(xiàn)象。經(jīng) 研究發(fā)現(xiàn)，原油中含有的鹽水對下底板產(chǎn)生侵蝕，形成如“碗狀”的腐蝕坑，并且隨著腐蝕的 進(jìn)行腐蝕坑中的PH下降，可達(dá)0.8左右，進(jìn)而加速了腐蝕坑的擴(kuò)展。此外，從甲板剝落的固 體S也對點(diǎn)蝕起到加速的作用。因此，為了提高下底板的耐點(diǎn)蝕性能，一方面可以提高鋼材 的耐點(diǎn)蝕性能，另一方面可以減少含有固體硫的腐蝕產(chǎn)物。焊縫作為貨油艙組成的一部分 同樣面臨著這些腐蝕問題。當(dāng)前油船貨油艙的建造采用普通的船體鋼和一般焊接材料，鋼材和焊材本身耐蝕 性能較差，解決這些問題最有效的方法就是對貨油艙內(nèi)全面進(jìn)行涂層防腐處理。但是由于 涂覆面積龐大，而且每隔10年就需要重新涂覆，花費(fèi)大量的人力和物力。因此國內(nèi)外開展 了無涂覆油船貨油艙耐蝕鋼的研究，如美國專利US2010000361、中國專利CN1946864、日本 專利特開2003-82435,中國專利CN101389782、中國專利CN100562598。而現(xiàn)有技術(shù)的氣 體保護(hù)焊絲與新開發(fā)的耐蝕鋼耐蝕性差異較大，不能滿足在無防腐處理的條件下耐蝕性能 的要求。而其它領(lǐng)域使用的低合金鋼耐腐蝕氣體保護(hù)焊絲主要是耐大氣腐蝕，如中國專利 CN101357425、CN1301825、CN1290661、CN101062534，這與油船貨油艙腐蝕環(huán)境差異很大，因 此這些焊絲不適合油船貨油艙的焊接。因此，需要一種具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，同時(shí)具有良好的焊縫力學(xué)性能的氣體保 護(hù)焊絲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，同時(shí)具有良好的焊縫力學(xué)性能的氣體 保護(hù)焊絲。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣體保護(hù)焊絲按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)包含C 0. 01-0. 15%, Si0. 1-1%,Mn 1-2%,P ^ 0. 015%,S ^ 0. 012%,Ni 0. 1-1%,Cu 0. 1-1 %,0 < Cr ^ 0. 1 %, Ti 0. 01-0. 25%,0 < Al ^ 0. 1 %，余量為鐵及其它不可避免的雜質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的氣體保護(hù)焊絲按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)還包含Mo 0. 01-0. 5%和 W 0. 01-0. 5%中的至少一種。根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的氣體保護(hù)焊絲按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)還包含SbO. 01-0. 3%,Sn 0.01-0.3%、As 0. 01-0. 3%, Se 0. 01-0. 3%, Bi 0. 01-0. 3%、PbO. 01-0. 3%中的至少一種。


圖1為油船貨油艙下底板和上甲板的腐蝕試驗(yàn)的試樣示意圖；圖加示出了油船貨油艙下底板腐蝕試驗(yàn)的試樣的尺寸，圖2b為油船貨油艙下底 板腐蝕試驗(yàn)裝置的示意圖；圖3a示出了油船貨油艙上甲板腐蝕試驗(yàn)的試樣的尺寸，圖!Bb為油船貨油艙上甲 板腐蝕試驗(yàn)裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種用于油船貨油艙的氣體保護(hù) 焊絲。下面將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于油船貨油艙的氣體保護(hù)焊絲。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用于油船貨油艙的氣體保護(hù)焊絲的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)， 在本申請中描述的百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))為C 0.01-0. 15%, Si 0. 1-1%, Mn 1-2%, P 彡 0. 015%,S ^ 0. 012%,Ni 0. 1-1%,Cu 0. 1-1%,0 < Cr ^ 0. l%,Ti 0. 01-0. 25%,0 < Al ^ 0. 1%，余量為鐵及其它不可避免的雜質(zhì)。在根據(jù)本發(fā)明的用于油船貨油艙的氣體保護(hù)焊絲中，C是固溶強(qiáng)化元素，可以有效 提高焊縫強(qiáng)度。為了達(dá)到所需要的焊縫強(qiáng)度，碳含量應(yīng)大于0. 01 %，但是C含量過高會(huì)導(dǎo)致 產(chǎn)生焊縫裂紋的傾向增加，韌性降低，所以C含量不超過0. 15%。Si是有效的脫氧元素，可以提高焊縫金屬的強(qiáng)度，同時(shí)在酸性環(huán)境Si可以提高焊 縫耐腐蝕性。為了實(shí)現(xiàn)Si的效果，Si的含量應(yīng)大于0.1%。但是Si含量過高會(huì)降低焊縫 的韌性，因此，Si含量不應(yīng)大于1 %。Mn是焊絲成分中的主要強(qiáng)化元素之一，同時(shí)又是脫氧元素，所以Mn含量應(yīng)大于 1%。另一方面，如果Mn含量超過2%，則焊縫金屬的韌性會(huì)降低。因此，焊絲中Mn含量為 1-2%。P、S是雜質(zhì)元素，會(huì)降低焊縫的韌性，原則上含量越低越好，但P、S含量太低會(huì)增 加制造成本。因此，P和S的含量應(yīng)分別滿足=P ^ 0.015%, S ^ 0. 012%。Ni是有效提高焊縫韌性的元素，也是提高焊縫耐蝕性的合金元素之一。Ni在潤濕 硫化氫環(huán)境下形成硫化物而改善銹層，以提高耐蝕性。Ni含量超過0. 后，提高韌性和耐 腐蝕性的效果能明顯顯示出來。但是M會(huì)增加成本，其含量應(yīng)低于1%。因此，M含量為 0. 1-1%。Cu是本發(fā)明的氣體保護(hù)焊絲中主要提高焊縫耐蝕性的合金元素之一。Cu提高焊 縫抵抗在干濕反復(fù)環(huán)境下酸性水引起的均勻腐蝕，并且在有硫化氫的情況下，通過形成難溶性的硫化物改善銹層而提高耐均勻腐蝕性和耐點(diǎn)蝕性。另外，在存在固體S的情況下，Cu 能夠起到抑制點(diǎn)蝕的作用。此外，Cu還能抑制固體S的生成。為顯示其耐蝕性，Cu含量應(yīng) 大于0. 1%。但是Cu含量過高會(huì)提高產(chǎn)生熱裂紋的敏感性，所有Cu含量應(yīng)小于1%。因此， Cu含量應(yīng)為0. 1-1%。Cr明顯降低酸性水環(huán)境下焊縫的耐蝕性，加速點(diǎn)蝕速度，原則上越低越好。但是， Cr是焊絲鋼冶煉過程中不可避免的元素，作為雜質(zhì)元素Cr的含量不能超過0. 1%。Ti為有效的脫氧元素，同時(shí)Ti和S可以形成TiS而抑制易成為腐蝕起點(diǎn)的MnS的 生成，提高焊縫耐均勻腐蝕性和耐點(diǎn)蝕性。但是鈦含量過高會(huì)降低焊縫的低溫韌性。因此， 本發(fā)明焊絲的Ti含量為0. 01-0. 25%。Al為脫氧元素，同時(shí)還具有抑制固體硫生成的效果，但是Al含量過高會(huì)降低焊縫 低溫韌性，因此Al含量應(yīng)小于0. 1 %。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，用于油船貨油艙的氣體保護(hù)焊絲還可以包含Mo 0. 01-0. 5%和 W. 01-0. 5%中的至少一種。Mo和W作用基本相似，一方面可以抑制固體硫的生成，另一方面可以阻止氯離子 對基體的侵蝕，從而提高焊縫的耐均勻腐蝕性和耐點(diǎn)蝕性。為了發(fā)揮Mo和W的作用，本發(fā) 明的氣體保護(hù)焊絲中應(yīng)含有大于0. 01%的Mo和W。但是如果Mo和W的含量過大會(huì)引起韌 性降低，所以含量不應(yīng)大于0.5%。因此，Mo和W在焊絲中含量為0.01-0.5%。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，用于油船貨油艙的氣體保護(hù)焊絲還可以包含 Sb 0.01-0.3%、Sn 0.01-0.3%、As 0. 01-0. 3 Se 0.01-0.3%、Bi 0.01-0.3%、Pb 0. 01-0. 3%中的至少一種。Sb、Sn、As、Se、Bi、Pb可以提高焊縫耐酸性，抑制點(diǎn)蝕的發(fā)展。為了發(fā)揮Sb、Sn、 As、Se、Bi、Pb的耐蝕效果，它們的含量在0. 01 %以上，同時(shí)這些元素是焊縫韌性的毒害 元素，所以它們的含量不能超過0.3%。因此，Sb、Sn、As、％、Bi、1 在焊縫中含量都應(yīng)為 0. 01-0. 3%。為了詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣體保護(hù)焊絲的性能，按照上述設(shè)計(jì)的用于油 船貨油艙的氣體保護(hù)焊絲的成分進(jìn)行加工，共制備了 8個(gè)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣體保護(hù)焊 絲(3#-10#，見表一)。此外，還加工了 2種比較例(1#和姊，見表一)。表一氣體保護(hù)焊絲的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％)
權(quán)利要求
1.一種用于油船貨油艙的氣體保護(hù)焊絲，其特征在于所述氣體保護(hù)焊絲按質(zhì)量百分?jǐn)?shù) 計(jì)包含c 0. 01-0. 15%, Si 0. 1-1%,Mn 1-2%,P ≤ 0. 015%, S ≤ 0. 012%,Ni 0. 1-1%, Cu 0. 1-1%,0 < Cr ≤ 0. l%,Ti 0. 01-0. 25%,0 < Al ≤ 0. 1 %，余量為鐵及其它不可避免 的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于油船貨油艙的氣體保護(hù)焊絲，其特征在于所述氣體保護(hù) 焊絲按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)還包含Mo 0.01-0. 5%和W 0.01-0. 5%中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的用于油船貨油艙的氣體保護(hù)焊絲，其特 征在于所述氣體保護(hù)焊絲按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)還包含Sb 0.01-0.3%, Sn 0.01-0. 3%, As 0.01-0.3%、Se 0.01-0. 3%、Bi 0.01-0. 3%、Pb 0. 01-0. 3% 中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于油船貨油艙的氣體保護(hù)焊絲，所述氣體保護(hù)焊絲按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)包含C 0.01-0.15％、Si 0.1-1％、Mn 1-2％、P≤0.015％、S≤0.012％、Ni 0.1-1％、Cu 0.1-1％、0＜Cr≤0.1％、Ti 0.01-0.25％、0＜Al≤0.1％，余量為鐵及其它不可避免的雜質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的用于油船貨油艙的氣體保護(hù)焊絲即使在原油的腐蝕環(huán)境下也具有優(yōu)良的耐均勻腐蝕和耐點(diǎn)蝕性能，同時(shí)焊縫還具有良好的力學(xué)性能。
文檔編號B23K35/30GK102114581SQ20111008569
公開日2011年7月6日 申請日期2011年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月6日
發(fā)明者何長紅, 張曉牧, 彭云, 楊柏, 田志凌, 肖紅軍, 馬成勇, 魏金山, 齊彥昌 申請人:鋼鐵研究總院