專利名稱:油船貨油艙用藥芯焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于藥芯焊絲技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及ー種油船貨油艙用藥芯焊絲,施焊后得到焊縫無需經(jīng)過防腐處理,在原油的腐蝕環(huán)境下具有優(yōu)良的耐蝕性能。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吋,貨油艙內(nèi)處于極其復(fù)雜而惡劣的腐蝕環(huán)境。首先是貨油艙內(nèi)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% O2+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(duì)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H2S的氧化,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。另ー方面,在貨油艙的下底板發(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(duì)下底板進(jìn)行侵蝕,形成如“碗狀”腐蝕坑,并且隨著腐蝕的進(jìn)行腐蝕坑中的PH下降,可達(dá)O. 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(duì)點(diǎn)蝕起到加速的作用。因此對(duì)于提高下底板耐點(diǎn)蝕性能一方面是提高鋼材的耐點(diǎn)蝕性能,另ー方面是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(duì)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US2010000361,CN1946864,特開2003-82435,CN101389782, CN100562598?,F(xiàn)有技術(shù)的造船藥芯焊絲與新開發(fā)耐蝕鋼耐蝕性差異較大,不能滿足在無防腐處理使用條件下耐蝕性能要求。而其他領(lǐng)域使用的低合金鋼耐腐蝕藥芯焊絲主要是針對(duì)大氣腐蝕環(huán)境或者海水腐蝕環(huán)境,這與油船貨油艙腐蝕環(huán)境差異很大,因此這些藥芯焊絲不適合油船貨油艙的焊接。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種油船貨油艙用藥芯焊絲,解決了油船貨油艙內(nèi)特殊腐蝕環(huán)境下的腐蝕問題。與現(xiàn)有技術(shù)相比較,該藥芯焊絲的成分設(shè)計(jì)合理,施焊后焊縫無需防腐處理就具有良好的耐均勻腐蝕和耐點(diǎn)蝕性能,提高了油船整體的耐腐蝕性。此外,焊縫具有良好的力學(xué)性能。所述藥芯焊絲可填充鈦型、鈦鈣型或者堿性藥粉。
本發(fā)明的藥芯焊絲熔敷金屬按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)包含C 0. 01-0. 2%,Si :0. 1-1. 5%、Mn 0. 5-2. 5%、P^O. 025%、S^O. 012%、Ni 0. 01-2. 5%、Cu 0. 01-1%, Ti 0. 01-0. 5%、O ^ Cr ^ 1%、0 ^ Mo ^ 1%、0 ^ W ^ 1%、0 彡 B 彡 O. 1%、0 彡 Re 彡 O. 1%、0 彡 Al 彡 O. 1%,余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。根據(jù)需求該藥芯焊絲熔敷金屬按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)也可以包含0〈Sb ( O. 3%、0〈Sn ( O. 3%、0〈As ( O. 3%、0〈Se ( 0. 3%、0〈Pb ( 0. 3% 中的至少一種。各元素的作用如下C是固溶強(qiáng)化元素,可以有效提高焊縫強(qiáng)度,為了達(dá)到所需要的強(qiáng)度碳含量應(yīng)大于等于O. 01%,但是C含量過高會(huì)導(dǎo)致焊縫裂紋傾向增加,韌性降低,所以C含量不超過O. 2%。C的含量為O. 01-0. 2%OSi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。另一方 面,Si含量過高會(huì)降低焊縫的韌性。Si含量為0. 1-1. 5%。Mn是主要強(qiáng)化元素之一,同時(shí)又是脫氧元素,所以Mn含量應(yīng)大于等于O. 5%,同時(shí)Mn含量超過2. 5%后焊縫金屬的韌性會(huì)降低。因此Mn含量為O. 5-2. 5%。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,但會(huì)增加制造成本。因此,P和S應(yīng)分別滿足P彡O. 025%, S彡O. 012%。Ni是有效提高焊縫韌性元素,也是提高焊縫耐蝕性合金元素之一。Ni具有在潤濕硫化氫環(huán)境下形成硫化物而改善銹層,以提高耐蝕性。但是Ni會(huì)增加成本,所以Ni含量為O. 01-2. 5%。Cu是主要提高焊縫耐蝕性合金元素之一。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,進(jìn)而還具有存在固體S的情況下抑制點(diǎn)蝕產(chǎn)生。此外,能抑制固體S生成。為了充分發(fā)揮其耐蝕性Cu含量應(yīng)大于等于O. 01%。但是Cu含量過高會(huì)提高產(chǎn)生熱裂紋的敏感性,所以Cu含量應(yīng)小于等于1%。因此Cu含量應(yīng)為O. 01-1%。Ti為有效脫氧元素,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)明藥芯焊絲Ti含量為O. 01-0. 5%。Cr具有固溶強(qiáng)化元素,提高焊縫強(qiáng)度,但是Cr含量超過1%會(huì)明顯降低焊縫的沖擊韌性。Cr對(duì)于提高酸性水環(huán)境下焊縫的耐蝕性并沒有積極作用,當(dāng)焊絲中Cr含量超過1%后會(huì)明顯惡化焊縫的耐蝕性。因此Cr含量不超過1%。Mo和W作用基本相似,一方可以抑制固體硫生成,另一方可以阻止氯離子對(duì)基體的侵蝕,從而提高焊縫的耐均勻腐蝕性和耐點(diǎn)蝕性。但是其含量過大會(huì)引起韌性降低,所以含量不應(yīng)大于I. 0%。B:具有提高焊縫強(qiáng)度的作用,但是當(dāng)B含量大于O. 1%后會(huì)明顯惡化焊縫韌性,所示B含量不應(yīng)超過O. 1%Re =Re可以改善夾雜物的形狀,提高焊縫的塑性。另外Re含量過高會(huì)對(duì)韌性帶來不利的影響。一般Re含量不應(yīng)超過O. 1%。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)小于等于O. 1%。Sb、Sn、、As、Se、Pb具有可以提高焊縫耐酸性,抑制點(diǎn)蝕發(fā)展。這些元素是焊縫韌性毒害元素,所以含量不能超過O. 3%。
圖I是ー種焊接示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I采用堿性藥粉,藥粉含有SiO2:8. 2%, Al2O3 0. 5%, CaO 3. 6%, K2O 0. 6%, CO2 2. 7%,
C:l. 2%, Mn 6. 2%,CaF2:23. 1%,余量為鐵和不可避免雜質(zhì),均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù);焊絲外皮為碳鋼鋼帯。實(shí)施例2采用鈦鈣型藥粉,藥粉含有SiO2: 19. 8%,Al2O3 1. 97%,TiO2 36. 7%,CaO 1. 1%,Na2O 1. 7%, K2O 1. 4%, CO2: O. 6%, C: O. 7%, Mn: 14. 7%,余量為鐵和不可避免雜質(zhì),均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù);焊絲外皮為碳鋼鋼帶。實(shí)施例3采用鈦型藥粉,藥粉含有SiO2: 21. 7%, Al2O3 2. 4%, TiO2 39. 5%, Na2O 1. 5%, K2O 1.3%,CO2: O. 5%, C: O. 6%, Fe: 17. 4%, Mn: 15. 1%,余量為鐵和不可避免雜質(zhì),均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù);焊絲外皮為碳鋼鋼帶。熔敷金屬試驗(yàn)參照船標(biāo)CB1124-2008進(jìn)行,熔敷金屬的化學(xué)成分,如表I所示。熔敷金屬的基本力學(xué)性能如表2所示。表I.熔敷金屬的化學(xué)成分
權(quán)利要求
1.ー種油船貨油艙用藥芯焊絲,所述藥芯焊絲填充鈦型、鈦鈣型或者堿性藥粉,其特征在于,該藥芯焊絲熔敷金屬按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)包含C :0. 01-0. 2%,Si :0. 1-1.5%、Mn 0. 5-2. 5%、P≤O. 025%、S≤O. 012%、Ni 0. 01-2. 5%、Cu 0. 01-1%, Ti 0. 01-0. 5%、O ≤ Cr ≤1%、0 ≤ Mo ≤1%、0 ≤ W ≤ 1%、0 ≤ B ≤ O. 1%、0 ≤Re ≤ O. 1%、0 ≤ Al ≤ O. 1%,余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油船貨油艙用藥芯焊絲,其特征在于,所述藥芯焊絲熔敷金屬按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)還包含0〈Sb≤O. 3%、0≤Sn≤O. 3%、0〈As≤O. 3%、0≤Se≤O. 3%、0≤Pb≤O. 3%中的至少ー種。
全文摘要
一種油船貨油艙用藥芯焊絲,屬于藥芯焊絲技術(shù)領(lǐng)域。所述藥芯焊絲可填充鈦型、鈦鈣型或者堿性藥粉。該藥芯焊絲熔敷金屬按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)包含C0.01-0.2%,Si0.1-1.5%、Mn0.5-2.5%、P≤0.025%、S≤0.012%、Ni0.01-2.5%、Cu0.01-1%、Ti0.01-0.5%、0≤Cr≤1%、0≤Mo≤1%、0≤W≤1%、0≤B≤0.1%、0≤Re≤0.1%、0≤Al≤0.1%,余量為鐵及其它不可避免的雜質(zhì)。根據(jù)需求該藥芯焊絲熔敷金屬按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)也可以包含0<Sb≤0.3%、0<Sn≤0.3%、0<As≤0.3%、0<Se≤0.3%、0<Pb≤0.3%中的至少一種。優(yōu)點(diǎn)在于,施焊后焊縫無需防腐處理就具有良好的耐均勻腐蝕和耐點(diǎn)蝕性能,提高了油船整體的耐腐蝕性。
文檔編號(hào)B23K35/368GK102699566SQ20121019331
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12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(qǐng)人:鋼鐵研究總院