專利名稱：一種用于建造油船貨油艙的耐蝕焊條的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于建造油船貨油艙的耐蝕焊條，施焊后得到的焊縫無需經(jīng)過防腐處理，在原油的腐蝕環(huán)境下具有優(yōu)良的耐均勻腐蝕和耐點蝕性能。
背景技術(shù)：
油船貨油艙在裝有原油時，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。在原油的運輸過程中貨油艙內(nèi)充有防爆氣體(5%02+13%C02+0.01%S02+0. l%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，這種酸水對甲板進(jìn)行腐蝕形成鐵銹，而形成的鐵銹會作為催化劑促進(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，定期檢查回收超大型油輪中以固體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，在貨油艙的下底板發(fā)生點蝕，這在實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展。此外，從甲板剝落的固體S也對點蝕起到加速的作用。因此對于提高下底板耐點蝕性能一方面是提高鋼材的耐點蝕性能，另一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。采用現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的造船焊條與新開發(fā)耐蝕鋼耐蝕性差異較大，不能滿足耐蝕鋼要求。而其他領(lǐng)域使用的低合金鋼耐腐蝕焊條主要是針對大氣腐蝕環(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，這些焊條不適合油船貨油艙的焊接。本發(fā)明焊條是針對油船貨油艙內(nèi)特殊腐蝕環(huán)境而開發(fā)的新型耐蝕焊條。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于建造油船貨油艙的耐蝕焊條，焊條與現(xiàn)有技術(shù)相比較，該焊條的成分設(shè)計合理，并且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。本發(fā)明焊條熔敷金屬的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為C 0. 03-0. 15%，Si :0. 05-1. 0%、Mn 0. 1-2. 0%、P 彡 O. 025%、S 彡 O. 012%、Ni 0. 05-1. 5%、Cu 0. 05-1. 0%、Ti 0. 005-0. 5%、O^ Cr ^ I. 0%、0 彡 Mo 彡 I. 0%、0 ^ff ^ I. 0%、0 彡 B 彡 O. 1%、0 彡 RE 彡 O. 1%、0 彡 Al 彡 O. 1%，
余量為鐵及其它不可避免的雜質(zhì)。根據(jù)需求該焊條熔敷金屬的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))中還可以含有0〈Sb ( O. 3%、0〈Sn ( O. 3%、0〈As ( O. 3%、0〈Se ( O. 3%、0〈Pb ( 0. 3% 中的至少一種。所述焊條可為鈦型、鈦鈣型、鈦鐵礦型、氧化鐵型、纖維素型或低氫型焊條。本發(fā)明中各合金元素的作用如下C是固溶強化元素，可以有效提高焊縫強度，為了達(dá)到所需要的強度碳含量應(yīng)大于等于O. 03%,但是C含量過高會導(dǎo)致焊縫裂紋傾向增加，韌性降低，所以C含量不超過 O. 15%。C 的含量為 O. 03-0. 15%。Si可以提高焊縫金屬的強度，同時在酸性環(huán)境Si可以提高焊縫耐腐蝕性。另一方面，Si含量過高會降低焊縫的韌性。Si含量為0. 05-1. 0%。Mn是主要強化元素之一，同時又是脫氧元素，所以Mn含量應(yīng)大于等于O. 1%，同時Mn含量超過2. 0%后焊縫金屬的韌性會降低。因此Mn含量為O. 1-2. 0%。P、S是雜質(zhì)元素，會降低焊縫的韌性，原則上含量越低越好，但會增加制造成本。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會增加成本，所以Ni含量為
O.05-1. 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蝕性，進(jìn)而還具有存在固體S的情況下抑制點蝕產(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. 05%。但是Cu含量過高會提高產(chǎn)生熱裂紋的敏感性，所以Cu含量應(yīng)小于等于I. 0%。因此Cu含量應(yīng)為O. 05-1. 0%。Ti為有效脫氧元素，同時Ti和S可以形成TiS而抑制易成為腐蝕起點的MnS生成，提高焊縫耐均勻腐蝕性和耐點蝕性。但是鈦含量過高會降低焊縫的低溫韌性。因此本發(fā)明焊條Ti含量為O. 005-0. 5%。Cr具有固溶強化元素，提高焊縫強度，但是Cr含量超過1%會明顯降低焊縫的沖擊韌性。因此Cr含量不超過I. 0%。Mo和W作用基本相似，一方面可以抑制固體硫生成，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蝕性。但是其含量過大會引起韌性降低，所以含量不應(yīng)大于1.0%。B :具有提高焊縫強度的作用，但是當(dāng)B含量大于O. 1%后會明顯惡化焊縫韌性，所以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含量過高會對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，同時還具有抑制固體硫生成的效果，但是Al含量過高會降低焊縫低溫韌性，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，抑制點蝕發(fā)展。但另一方面，這些元素對焊縫韌性會產(chǎn)生不利的影響，所以含量分別不能超過O. 3%。


圖I為本發(fā)明的接頭腐蝕試件取樣圖。
具體實施例方式實施例I :采用鈦型藥皮，焊芯采用H08A。實施例2采用鈦鈣型藥皮，焊芯采用H08A。實施例3
采用鈦鐵礦型藥皮，焊芯采用H08A。實施例4采用氧化鐵型藥皮，焊芯采用H08A。實施例5采用纖維素型藥皮，焊芯采用H08A。實施例6采用低氫型藥皮，焊芯采用H08A。6種焊條熔敷金屬的化學(xué)成分，如表I所示。熔敷金屬的力學(xué)性能，如表2所示?？梢?種焊條熔敷金屬具有較好的力學(xué)性能。表I熔敷金屬的化學(xué)成分(Wt%)余量為鐵及其它不可避免的雜質(zhì)
編號 |C [Si [Mn fs [P [Ni [Cu [Cr [Mo [wO. 086 O. 21 O. 83 O. 006 O. 010 O. 6~03~O. 05 O. 03 O. 008
2O. 079 O. 83 O. 37 O. 005 O. 009 I. 21 O. I~ O. 01 O. 005 O. 006
3O. 091 O. 20 O. 81 O. 005 O. 012 O. 17 0.7~ O. 02 O. 12 O. 01
4O. 012 O. 20 O. 74 O. 005 O. 008 O. 41 O. 2~05~O. 009 O. 006
5O. 082 O. 24 O. 52 O. 006 O. 009 O. 23 O. 19 O. 13 O. 47 0.006
6O. 033 O. 11 I. 63 O. 006 O. 008 O. 34 O. 25 O. 06 O. 01 O. 37
[Al PfI |b [RE [Sb fsii [AS [Se [Pb O. 012 O. 012 O. 002 O. 046 O. 006 - - - -
20.011 0.19 0.008 0.021 - 0.006 - - -
權(quán)利要求
1.一種用于建造油船貨油艙的耐蝕焊條，其特征在于，該焊條熔敷金屬按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計為C 0. 03-0. 15%, Si 0. 05-1. 0%、Mn 0. 1-2. 0%、P 彡 O. 025%、S 彡 O. 012%、Ni O.05-1. 5%、Cu 0. 05-1. 0%、Ti :0. 005-0. 5%、0 ^ Cr ^ I. 0%、0 彡 Mo 彡 I. 0%、0 ^ W ^ I. 0%、O ^ 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所述的耐蝕焊條，其特征在于，所述焊條熔敷金屬按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計還可以包含 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。
全文摘要
一種用于建造油船貨油艙的耐蝕焊條，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。該焊條熔敷金屬按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計包含C0.03-0.15%，Si0.05-1.0%、Mn0.1-2.0%、P≤0.025%、S≤0.012%、Ni0.05-1.5%、Cu0.05-1.0%、Ti0.005-0.5%、0≤Cr≤1.0%、0≤Mo≤1.0%、0≤W≤1.0%、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)需求該焊條熔敷金屬按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計還可以包含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)點在于，焊條熔敷金屬的成分設(shè)計合理，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蝕性能，提高了油船整體的耐腐蝕。
文檔編號B23K35/30GK102794579SQ201210307209
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月25日
發(fā)明者齊彥昌, 彭云, 田志凌, 馬成勇, 肖紅軍, 魏金山, 何長紅, 張曉牧, 楊柏 申請人:鋼鐵研究總院