CN105269176B - 耐油舱腐蚀钢用的气体保护药芯焊丝及其制备方法 - Google Patents

耐油舱腐蚀钢用的气体保护药芯焊丝及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐油舱腐蚀钢用的气体保护药芯焊丝及其制备方法，由低碳钢外皮和包裹在该低碳钢外皮内的药芯组成，该药芯由以下成分制成：金红石3‑5重量份、硅铁粉1‑2重量份、钛铁粉0.2‑0.5重量份、氟化物0.15‑0.3重量份、锰铁粉0.2‑0.5重量份、镍粉0.2‑0.3重量份、铜粉0.1‑0.15重量份、钨粉0.2‑0.8重量份、锑粉0.3‑0.6重量份和铁粉5.55‑11.2重量份。与现有的相比，本发明焊接工艺性能良好，电弧稳定、飞溅小、焊缝成型美观等目的；性能上达到良好的力学性能和抗腐蚀性能的目的。

Description

耐油舱腐蚀钢用的气体保护药芯焊丝及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种焊接材料，特别涉及一种耐油舱腐蚀钢用的气体保护药芯焊丝及其制备方法。
背景技术
日本在上世纪末就开始了对耐腐蚀钢的研究。历经三年，成功揭示了货油舱内腐蚀、腐蚀产生的机理以及腐蚀过程，建立了油船货油舱仿真测试方法。2002 年，日本的钢铁生产商基于上述的研究成果，开始研发这种新型的耐腐蚀钢，并获得了工程应用。日本的实物试验表明，此种钢材在大型油船的甲板和内底上具有良好的抗腐蚀性能，两年半后的腐蚀率为普通钢材的四分之一。日本NYK 公司近几年订购的超大型原油船货舱内壳底部已使用了这种耐腐蚀钢，替代了防腐涂层。迪拜会上，现场展示了三菱重工2004年6月建造完工的一条名为 TAKAMING的船。该船的内壳底部使用了耐腐蚀钢板，甲板及其他部位仍使用常规的船用钢板。压载舱按照IMO的公约要求，使用了防腐涂层。目前“中海油”建造的大型油轮均采用防腐涂层，经过五六年的运营证明我们的涂层技术是成熟的。经验证明，一种防腐效果是否好，至少需要十年左右的时间。由于钢铁材料多种多样，对钢的应用提出各种各样的要求，船壳和海上建筑用钢板的腐蚀率也涉及到钢的耐腐蚀性。但船壳和海上建筑周围环境的腐蚀性要强些，高温蒸汽和发电机环境下的腐蚀性更强。由于环境中的腐蚀现象十分普遍，对耐腐蚀材料的要求不尽相同，因此要开发出满足环境要求的钢铁产品。
耐腐蚀钢板应用广泛，对耐腐蚀钢板的需求逐年增加。因此，有良好耐腐蚀性能的不锈钢和涂镀钢已开发出来。特别是近年来不仅要求钢铁材料具有耐腐蚀性，而且满足其他性能，如深冲性、涂镀粘附性和焊接性。
但是这些耐腐蚀钢板缺少对应的相匹配的焊材，普通的同级别钢材无法满足耐腐蚀的要求，钢板被腐蚀后，会带来极大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的之一就在于提供一种耐油舱腐蚀钢用的气体保护药芯焊丝，该耐油舱腐蚀钢用的气体保护药芯焊丝焊接工艺性能良好，电弧稳定、飞溅小、焊缝成型美观等目的；性能上达到良好的力学性能和抗腐蚀性能的目的。
技术方案是：一种耐油舱腐蚀钢用的气体保护药芯焊丝，由低碳钢外皮和包裹在该低碳钢外皮内的药芯组成，该药芯由以下成分制成：
金红石3-5重量份
硅铁粉1-2重量份
钛铁粉0.2-0.5重量份
氟化物0.15-0.3重量份
锰铁粉0.2-0.5重量份
镍粉0.2-0.3重量份
铜粉0.1-0.15重量份
钨粉0.2-0.8重量份
锑粉0.3-0.6重量份和
铁粉5.55-11.2重量份。
作为优选，所述低碳钢外皮为4×0.9mm的钢带，化学成分为C 0.025wt％、 Mn0.22wt％、Si 0.018wt％、S 0.008wt％、P 0.01wt％、余量为铁。
作为优选，所述药芯重量为焊丝重量的10-20wt％。
作为优选，所述金红石为4.5重量份，硅铁粉为2.0重量份，钛铁粉为0.5 重量份，氟化物为0.2重量份，锰铁粉为0.4重量份，镍粉为0.3重量份，铜粉为0.15重量份，钨粉为0.8重量份，锑粉为0.6重量份，铁粉为5.55重量份。
作为优选，所述金红石为5.0重量份，硅铁粉为1.5重量份，钛铁粉为0.4 重量份，氟化物为0.3重量份，锰铁粉为0.5重量份，镍粉为0.2重量份，铜粉为0.10重量份，钨粉为0.5重量份，锑粉为0.3重量份，铁粉为11.2重量份。
作为优选，所述金红石为3.0重量份，硅铁粉为1.0重量份，钛铁粉为0.2 重量份，氟化物为0.15重量份，锰铁粉为0.2重量份，镍粉为0.3重量份，铜粉为0.1重量份，钨粉为0.2重量份，锑粉为0.5重量份，铁粉为9.35重量份。
本发明的目的之二在于提供一种耐油舱腐蚀钢用的气体保护药芯焊丝的制备方法。
技术方案是：一种耐油舱腐蚀钢用的气体保护药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
①将药芯中各成分混合均匀后待用；
②将钢带置于焊丝成型机内、陆续将待用的药芯混合料注入横向弯制成“U”型的钢带凹槽内，进而卷制成丝、经细拉至￠1.2mm即成。
本发明的目的之二在于提供一种耐油舱腐蚀钢的焊接方法。
技术方案是：一种耐油舱腐蚀钢的焊接方法，所述焊接方法采用上述的耐油舱腐蚀钢用的气体保护药芯焊丝焊接所述的耐油舱腐蚀钢。
发明原理：
硅铁：硅是重要的脱氧剂同时也是焊缝金属重要的合金剂，在焊缝中添加硅，可以使焊缝金属中含氧量减少，针状铁素体数量增加硅可以降低焊缝金属的含氧量，提高焊缝金属的冲击韧性，但太高时则相反；采用硅锰联合脱氧其效果较好。
金红石：主要化学成分为氧化钛(TiO2)，在焊条中主要作为稳弧剂、造渣剂，保证焊缝稳定电弧和成形细致。
镍：镍作为孕育剂，细化晶粒、减小偏析、促进针状铁素体的形成，从而提高铁素体的韧性。镍还增加位错能，促进低温时螺旋位错交滑移，增加裂纹扩展消耗功，也使韧性提高,主要来源于金属镍。
氟化物：氟用以降低熔敷金属中扩散氢的含量，但氟化物含量过高，焊接时电弧不稳、飞溅变大、电弧声音变差，主要来源于氟化钠、氟硅酸钠、氟硅酸钾或冰晶粉。
铜粉：药芯中加入铜粉可提高熔敷金属的耐腐蚀性能。
钨粉：药芯中加入钨粉可提高熔敷金属的耐腐蚀性能。
锑粉：药芯中加入锑粉可提高熔敷金属的耐腐蚀性能。
有益效果：
本发明通过上述药芯成分的有机组配并与低碳钢带外皮配合从而实现焊丝焊接后熔敷金属：抗拉强度490-623Mpa、屈服强度≥355Mpa、延伸率≥21％、 -20℃冲击达到80J，-40℃冲击达到54J，熔敷金属扩散氢含量小于5mL/100g。有效地提高了焊缝整体性能，解决了焊缝金属低温韧性不足及耐腐蚀性的问题。焊接工艺性能良好，电弧稳定、飞溅小、焊缝成型美观。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
采用(宽×厚)(14×0.9)mm的钢带作为焊丝的外皮，其化学成分为C 0.025wt％、Mn 0.22wt％、Si 0.018wt％、S 0.008wt％、P 0.01wt％、余量为铁；以配制生产100Kg焊丝为例，本实施例药芯占整个焊丝重的15wt％，药芯中各成分为：金红石4.5kg、硅铁粉：2.0kg、钛铁粉：0.5kg、氟化物：0.2kg、锰铁粉：0.4kg、镍粉：0.3kg、铜粉：0.15kg、钨粉：0.8kg、锑粉：0.6kg和铁粉5.55Kg；然后将药芯中各成分混合均匀后待用；
将钢带置于焊丝成型机内、陆续将待用的药芯混合料注入横向弯制成“U”型的钢带凹槽内，进而卷制成丝、经细拉至￠1.2mm即成。
试验母材采用舞阳钢铁厂炼制的WNS36E(CO T钢)，本实施例在焊接参数： I＝230-250A、U＝28-30V、气体流量20L/min、100％CO2。
熔敷金属化学成分(wt％)
C Mn Si S P Cr Ni Cu W Sb
0.050 0.92 0.27 0.0050 0.014 0.024 0.43 0.17 0.08 0.04
余量为Fe和杂质
熔敷金属机械性能(80％Ar+20％CO2)：
扩散氢含量：3.5mL/100g
实施例2
焊丝的外皮与实施例1相同，以配制生产100Kg焊丝为例，本实施例药芯占整个焊丝重的20wt％，药芯中各成分为：金红石5.0kg、硅铁粉：1.5kg、钛铁粉：0.4kg、氟化物：0.3kg、锰铁粉：0.5kg、镍粉：0.2kg、铜粉：0.10kg、钨粉：0.5kg、锑粉：0.3kg和铁粉11.2kg；然后将药芯中各成分混合均匀后待用其余与实施例1相同。
熔敷金属化学成分 (wt％)
C Mn Si S P Cr Ni Cu W Sb
0.052 0.85 0.22 0.006 0.012 0.026 0.85 0.20 0.12 0.11
余量为Fe和杂质
熔敷金属机械性能(混合气体)：
扩散氢含量：4.0mL/100g
实施例3
焊丝的外皮与实施例1相同，以配制生产100Kg焊丝为例，本实施例药芯占整个焊丝重的10wt％，药芯中各成分为：金红石3.0kg、硅铁粉：1.0kg、钛铁粉：0.2kg、氟化物：0.15kg、锰铁粉：0.2kg、镍粉：0.3kg、铜粉：0.1kg、钨粉：0.2kg、锑粉：0.5kg和铁粉9.35kg；然后将药芯中各成分混合均匀后待用其余与实施例1相同。
熔敷金属化学成分 (wt％)
C Mn Si S P Cr Ni Cu W Sb
0.055 0.55 0.21 0.007 0.013 0.026 0.44 0.22 0.03 0.03
余量为Fe和杂质
熔敷金属机械性能(混合气体)
扩散氢含量：4.2mL/100g 。

Claims (8)

1.一种耐油舱腐蚀钢用的气体保护药芯焊丝，由低碳钢外皮和包裹在该低碳钢外皮内的药芯组成，该药芯由以下成分制成：
金红石 3-5重量份
硅铁粉 1-2重量份
钛铁粉 0.2-0.5重量份
氟化物 0.15-0.3重量份
锰铁粉 0.2-0.5重量份
镍粉 0.2-0.3重量份
铜粉 0.1-0.15重量份
钨粉 0.2-0.8重量份
锑粉 0.3-0.6重量份和
铁粉 5.55-11.2重量份。
2.根据权利要求1所述的耐油舱腐蚀钢用的气体保护药芯焊丝，其特征在于：所述低碳钢外皮为4×0.9mm的钢带，化学成分为C 0.025wt％、Mn0.22wt％、Si 0.018wt％、S0.008wt％、P 0.01wt％、余量为铁。
3.根据权利要求1所述的耐油舱腐蚀钢用的气体保护药芯焊丝，其特征在于：所述药芯重量为焊丝重量的10-20wt％。
4.根据权利要求1所述的耐油舱腐蚀钢用的气体保护药芯焊丝，其特征在于：所述金红石为4.5重量份，硅铁粉为2.0重量份，钛铁粉为0.5重量份，氟化物为0.2重量份，锰铁粉为0.4重量份，镍粉为0.3重量份，铜粉为0.15重量份，钨粉为0.8重量份，锑粉为0.6重量份，铁粉为5.55重量份。
5.根据权利要求1所述的耐油舱腐蚀钢用的气体保护药芯焊丝，其特征在于：所述金红石为5.0重量份，硅铁粉为1.5重量份，钛铁粉为0.4重量份，氟化物为0.3重量份，锰铁粉为0.5重量份，镍粉为0.2重量份，铜粉为0.10重量份，钨粉为0.5重量份，锑粉为0.3重量份，铁粉为11.2重量份。
6.根据权利要求1所述的耐油舱腐蚀钢用的气体保护药芯焊丝，其特征在于：所述金红石为3.0重量份，硅铁粉为1.0重量份，钛铁粉为0.2重量份，氟化物为0.15重量份，锰铁粉为0.2重量份，镍粉为0.3重量份，铜粉为0.1重量份，钨粉为0.2重量份，锑粉为0.5重量份，铁粉为9.35重量份。
7.一种制备权利要求1至6任一权利要求所述的耐油舱腐蚀钢用的气体保护药芯焊丝的方法，包括以下步骤：
①将药芯中各成分混合均匀后待用；
②将钢带置于焊丝成型机内、陆续将待用的药芯混合料注入横向弯制成“U”型的钢带凹槽内，进而卷制成丝、经细拉至￠1.2mm即成。
8.一种耐油舱腐蚀钢的焊接方法，其特征在于：所述焊接方法采用权利要求1-6任一权利要求所述的耐油舱腐蚀钢用的气体保护药芯焊丝焊接所述的耐油舱腐蚀钢。
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