油船貨油艙用藥芯焊絲的製作方法

2023-12-12 11:01:02 1

專利名稱：油船貨油艙用藥芯焊絲的製作方法
技術領域：
本發明屬於藥芯焊絲技術領域，特別是涉及ー種油船貨油艙用藥芯焊絲，施焊後得到焊縫無需經過防腐處理，在原油的腐蝕環境下具有優良的耐蝕性能。同時焊縫還具有良好的力學性能。
背景技術：
油船貨油艙在裝有原油吋，貨油艙內處於極其複雜而惡劣的腐蝕環境。首先是貨油艙內上甲板發生均勻腐蝕。在原油的運輸過程中貨油艙內充有防爆氣體(5% O2+13%C02+0. 01% S02+0. 1% H2S+bal N2),在晝夜交替下，油船貨油艙內溫度及溼度發生變化，在上甲板會凝結出水滴。由於貨油艙內存在酸性氣體，導致水滴中pH值比較低，這種酸水對甲板進行腐蝕形成鐵鏽，而形成的鐵鏽會作為催化劑促進氣相中H2S的氧化，在上甲板上生成 固體硫。固體硫與鐵鏽交替生成，由於固體S很脆，這種腐蝕產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為主的腐蝕產物高達300噸以上。控制固體S生成的關鍵是減少催化劑的生成，即減少鐵鏽。另ー方面，在貨油艙的下底板發生點蝕，這在實際油船中是普遍存在的現象。經研究發現，原油中含有的鹽水對下底板進行侵蝕，形成如「碗狀」腐蝕坑，並且隨著腐蝕的進行腐蝕坑中的PH下降，可達O. 8左右，進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。因此對於提高下底板耐點蝕性能一方面是提高鋼材的耐點蝕性能，另ー方面是減少含有固體硫的腐蝕產物。焊縫作為貨油艙組成的一部分同樣面臨著這些腐蝕問題。當前油船貨油艙的建造採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，就是對貨油艙內全面進行塗層防腐處理。但是由於塗覆面積龐大，而且每隔10年就需要重新塗覆，花費大量的人力和物力。因此國內外開展了無塗覆油船貨油艙耐蝕鋼的研究，如US2010000361，CN1946864，特開2003-82435，CN101389782, CN100562598。現有技術的造船藥芯焊絲與新開發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。而其他領域使用的低合金鋼耐腐蝕藥芯焊絲主要是針對大氣腐蝕環境或者海水腐蝕環境，這與油船貨油艙腐蝕環境差異很大，因此這些藥芯焊絲不適合油船貨油艙的焊接。

發明內容
本發明的目的在於提供ー種油船貨油艙用藥芯焊絲，解決了油船貨油艙內特殊腐蝕環境下的腐蝕問題。與現有技術相比較，該藥芯焊絲的成分設計合理，施焊後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性能。所述藥芯焊絲可填充鈦型、鈦鈣型或者鹼性藥粉。
本發明的藥芯焊絲熔敷金屬按質量百分數計包含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%，餘量為鐵及不可避免的雜質。根據需求該藥芯焊絲熔敷金屬按質量百分數計也可以包含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是固溶強化元素，可以有效提高焊縫強度，為了達到所需要的強度碳含量應大於等於O. 01%，但是C含量過高會導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度，同時在酸性環境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. 1-1. 5%。Mn是主要強化元素之一，同時又是脫氧元素，所以Mn含量應大於等於O. 5%，同時Mn含量超過2. 5%後焊縫金屬的韌性會降低。因此Mn含量為O. 5-2. 5%。P、S是雜質元素，會降低焊縫的韌性，原則上含量越低越好，但會增加製造成本。因此，P和S應分別滿足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具有在潤溼硫化氫環境下形成硫化物而改善鏽層，以提高耐蝕性。但是Ni會增加成本，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提高焊縫抵抗在乾濕反覆環境下酸性水引起的均勻腐蝕，並且在有硫化氫的情況下，通過形成難溶性的硫化物改善鏽層而提高耐均勻腐蝕性和耐點蝕性，進而還具有存在固體S的情況下抑制點蝕產生。此外，能抑制固體S生成。為了充分發揮其耐蝕性Cu含量應大於等於O. 01%。但是Cu含量過高會提高產生熱裂紋的敏感性，所以Cu含量應小於等於1%。因此Cu含量應為O. 01-1%。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。因此本發明藥芯焊絲Ti含量為O. 01-0. 5%。Cr具有固溶強化元素，提高焊縫強度，但是Cr含量超過1%會明顯降低焊縫的衝擊韌性。Cr對於提高酸性水環境下焊縫的耐蝕性並沒有積極作用，當焊絲中Cr含量超過1%後會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，所以含量不應大於I. 0%。B:具有提高焊縫強度的作用，但是當B含量大於O. 1%後會明顯惡化焊縫韌性，所示B含量不應超過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含量應小於等於O. 1%。Sb、Sn、、As、Se、Pb具有可以提高焊縫耐酸性，抑制點蝕發展。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。
具體實施例方式實施例I採用鹼性藥粉，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%，餘量為鐵和不可避免雜質，均為質量百分數；焊絲外皮為碳鋼鋼帯。實施例2採用鈦鈣型藥粉，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%，餘量為鐵和不可避免雜質，均為質量百分數；焊絲外皮為碳鋼鋼帶。實施例3採用鈦型藥粉，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%，餘量為鐵和不可避免雜質，均為質量百分數；焊絲外皮為碳鋼鋼帶。熔敷金屬試驗參照船標CB1124-2008進行，熔敷金屬的化學成分，如表I所示。熔敷金屬的基本力學性能如表2所示。表I.熔敷金屬的化學成分
權利要求
1.ー種油船貨油艙用藥芯焊絲，所述藥芯焊絲填充鈦型、鈦鈣型或者鹼性藥粉，其特徵在於，該藥芯焊絲熔敷金屬按質量百分數計包含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%，餘量為鐵及不可避免的雜質。
2.根據權利要求I所述的油船貨油艙用藥芯焊絲，其特徵在於，所述藥芯焊絲熔敷金屬按質量百分數計還包含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，屬於藥芯焊絲技術領域。所述藥芯焊絲可填充鈦型、鈦鈣型或者鹼性藥粉。該藥芯焊絲熔敷金屬按質量百分數計包含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%，餘量為鐵及其它不可避免的雜質。根據需求該藥芯焊絲熔敷金屬按質量百分數計也可以包含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。優點在於，施焊後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。
文檔編號B23K35/368GK102699566SQ20121019331
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月12日 優先權日2012年6月12日
發明者何長紅, 張曉牧, 彭雲, 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