專利名稱：一種適用于原油船貨油艙焊接的埋弧焊絲的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及埋弧焊絲，特別涉及一種適用于原油船貨油艙焊接的埋弧焊絲，其抗拉強度大于440MPa，焊縫金屬-20°c沖擊功大于100J，與原油船貨油艙鋼板強度匹配，而且又能適應不涂裝工況，耐腐蝕性能與母板同步。
背景技術：
2010年5月，國際海事組織(MO)海上安全委員會第87屆會議通過了“原油船貨油艙腐蝕防護” SOLAS修正案、《原油船貨油艙保護涂層性能標準》和《原油船貨油艙替代防腐措施性能標準》。從而使《原油船貨油艙保護涂層性能標準》和《原油船貨油艙替代防腐措施性能標準》成為《國際海上人命安全(SOLAS)公約》框架內(nèi)的強制性要求。根據(jù)上述標 準內(nèi)容，2013年以后接的油船，原油船貨油艙的防腐既可以是傳統(tǒng)的涂層，也可以直接使用耐蝕鋼而不做涂層。耐腐蝕鋼材質(zhì)與普通船用鋼板存在差異，在嚴格控制S、P等雜質(zhì)元素的同時，添加了微量耐腐蝕合金成分，其對焊接工藝、焊接材料的要求也將有別于普通鋼板。根據(jù)標準的耐腐蝕試驗認證內(nèi)容，其對焊接接頭的要求是最嚴格的，如上甲板模擬試驗要求進行最長的98天試驗，而進行下底板試驗時，母材的試驗時間為72小時，而焊接接頭的試驗時間為168小時。對焊接接頭的評價要求是焊縫與母材的結(jié)合區(qū)不出現(xiàn)臺階，這就要求焊縫與母材的腐蝕速率一致，對焊接材料的匹配提出了非常高的要求。目前，國內(nèi)多家鋼企均在開展?jié)M足MO標準要求的原油船貨油艙鋼板，并且已經(jīng)取得了突破性的進展，但是與之匹配的具有相應耐腐蝕性能的埋弧焊絲還不完備。目前已有的耐腐蝕焊絲主要以耐大氣腐蝕和耐海水腐蝕為主，如中國專利CN101288924、CN101664863、CN1714985和CN1273897等，其腐蝕介質(zhì)與原油船貨油艙的腐蝕環(huán)境截然不同，因此在成分設計上也有很大的差異。還有如中國專利CN102179641A是專門針對原油船貨油艙的腐蝕環(huán)境設計的一種埋弧焊絲，該焊絲采用了高Mn低Cr的設計理念，同時加入了一些低熔點耐腐蝕元素，在犧牲部分韌性的基礎上提高耐腐蝕性能。但是目前原油船貨油艙所用的船板強度級別都比較低，以AH32為主，對焊縫的強度要求比較低，與母板成分以及強度差異太大對耐腐蝕的同步性是不利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于原油船貨油艙焊接的埋弧焊絲，用于原油船貨油艙耐腐蝕船板焊接，該焊絲與堿性焊劑匹配時能夠獲得適應原油船貨油艙焊接接頭要求的焊縫，其抗拉強度大于440MPa，焊縫金屬-20°C沖擊功大于100J，與原油船貨油艙鋼板強度匹配，而且又能適應不涂裝工況，耐腐蝕性能與母板同步。為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是一種適用于原油船貨油艙焊接的埋弧焊絲，其化學成分重量百分比為C0. 02 0. 10%, Si 0. 10 0. 50%, Mn 0. 60 1. 00%, P < 0. 015%, S < 0. 010%, Ti 0. 01 0. 10%, Cr0. 10 0. 50%, Al 0. OTO. 10%, Cu 0. 10 0. 80%, NiO. 10 0. 80%，其余為 Fe 和不可避免雜質(zhì)。進一步,本發(fā)明埋弧焊絲還包含Mo 0 0. 50%。在本發(fā)明的成分設計中，C元素含量對焊縫的強度和韌性具有較大的影響。當C含量較低時，焊縫強度較低，鐵素體比例增加，韌性較高。當C含量較高時，焊縫強度增加，珠光體比例增加，焊縫韌 性下降。將C含量控制在0. 02、. 10%，用來提高焊縫的韌性。Mn可以起脫氧作用，防止導致熱裂紋產(chǎn)生的碳化鐵夾雜物形成，促使鐵素體晶粒和碳化物細化，從而提高焊縫的強度和韌性。同時Mn會偏析引起組織中的硬相，使抗HIC能力下降，因此講Mn含量控制在I. 0%以下。加入適量Si、Al可以脫氧，阻止0與B結(jié)合，同時Al與N形成的AlN可以細化晶粒，提高焊縫的韌性。將Si含量控制在0. 10 0. 50%, Al含量控制在0. 01 0. 10%。Ni在焊縫金屬中作為強化元素，通過晶粒細化和固溶強化提高焊縫的強度，同時也能降低焊縫金屬的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。而且Ni本身對酸類具有良好的耐腐蝕性，是本發(fā)明中一個重要的控制元素，因此將Ni含量控制在0. 1(T0. 80%。Cu是一個非常重要的提高耐腐蝕性能元素，但是Cu含量超過I. 0%時會大幅度降低焊縫的韌性，Cu含量在0. 15^0. 85%之間對焊縫金屬既能強化又能韌化，還能提高焊接接頭的耐腐蝕性，因此Cu含量控制在CuO. 1(T0. 80%。Cr是一種固溶強化元素，能夠提高焊縫的淬透性，作用與Mn類似。同時Cr也是一種比較常用的抗氧化性元素，能在鋼的表面形成一層完整的、致密而穩(wěn)定的氧化保護膜，因此Cr含量控制在0. 1(T0. 50%。Mo是較強的固溶強化元素，可以提高焊縫強度，另外Mo元素推遲奧氏體的轉(zhuǎn)變溫度，抑制先共析鐵素體和側(cè)板條鐵素體的形成，促進晶內(nèi)針狀鐵素體的形成，提高焊縫低溫韌性。本發(fā)明通過Mo含量的控制可以調(diào)整焊縫金屬的強度范圍，因此將Mo含量控制在0 0. 50%o Ti與奧氏體中的N反應生成TiN顆粒，TiN具有很低的溶解度，在焊縫中形成很細的彌散物，可以有效的阻止晶粒長大，同時成為針狀鐵素體的形核核心，大大提高焊縫的韌性。將Ti含量控制在0. oro. 10%。S、P是焊縫中的主要有害元素，將會降低焊縫金屬的低溫韌性，同時也會降低焊縫的抗H2S應力腐蝕性能，盡量控制在一個較低的水平，其中S小于0. 010，P小于0. 015。本發(fā)明設計的核心是針對原油船貨油艙船板的特性，控制焊縫適當?shù)膹姸?，提高韌性，同時保持與船板腐蝕的一致性。因此，采用低C低Mn控制焊縫的強度和硬度在較低水平，提高抗HIC性能，通過加入Mo調(diào)整焊縫的強度范圍，Mn控制在1%以下，C控制在0. 1%以下，Mo控制在0 0. 5%。采用適量的Ti、Ni元素提高焊縫的韌性，采用低S、P提高焊縫的抗H2S應力腐蝕。通過Cu、Ni、Cr的綜合作用提高焊縫在原油船艙環(huán)境中的耐腐蝕性能，并且使得焊縫的腐蝕速度與母板一致。本發(fā)明的有益效果I.本發(fā)明焊絲焊前不需預熱，焊后不用熱處理，適用于多層多道焊。2.本發(fā)明焊絲與堿性燒結(jié)焊劑配合，對原油船貨油艙耐腐蝕船板進行焊接，所得焊縫金屬具有匹配的強度和優(yōu)良的低溫沖擊韌性，焊縫抗拉強度大于440MPa，焊縫沖擊韌性大于 IOOJ (-20。。)。本發(fā)明可用于原油船貨油艙耐腐蝕船板的焊接，在不進行涂層防腐處理的情況下，與耐腐蝕船板具有相同的耐腐蝕性能，同時具有優(yōu)良的力學性能。


圖I、圖2為對比例1、2的下甲板焊接接頭腐蝕試驗后熔合線位置形貌(100X)照片。圖3、圖4為本發(fā)明實施例1、2的下甲板焊接接頭腐蝕試驗后熔合線位置形貌(100X)照片。圖5、圖6為對比例1、2的上甲板焊接接頭腐蝕試驗后熔合線位置形貌(100X)照片。圖7、圖8為本發(fā)明實施例1、2的上甲板焊接接頭腐蝕試驗后熔合線位置形貌(100X)照片。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明。根據(jù)本發(fā)明的化學成分范圍，采用真空感應爐冶煉7爐焊絲鋼實施例見表1，采用常規(guī)埋弧焊絲制作工藝拉拔成直徑為4mm的焊絲。另選用兩種使用的比較多埋弧焊絲作為比較例1、2。對本發(fā)明中的實施例進行焊接試驗，焊劑為堿性燒結(jié)焊劑，鋼板采用寶鋼研發(fā)的原油船活油輪耐腐蝕船板。焊接接頭力學性能如表2所示。從表中可以看到，實施例的焊絲具有優(yōu)良的力學性能，能夠滿足DH32船板的性能要求。表I 單位重量百分比
權(quán)利要求
1.一種適用于原油船貨油艙焊接的埋弧焊絲，其化學成分重量百分比為C 0. 02 0. 10% ；Si 0. 10 0. 50% ； Mn 0. 60 1. 00% ；P < 0. 015% ；S < 0. 010% ；Ti 0. OTO. 10% ；Cr 0. 10 0. 50% ；Al 0. OTO. 10% ；Cu 0. 10 0. 80% ；Ni 0. 10 0. 80%, 其余為Fe和不可避免雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求I所述的適用于原油船貨油艙焊接的埋弧焊絲，其特征是，還包含Mo(T0. 50%，重量百分比計。
全文摘要
一種適用于原油船貨油艙焊接的埋弧焊絲，其化學成分重量百分比為C 0.02~0.10%，Si 0.10~0.50%，Mn 0.60~1.00%，P＜0.015%，S＜0.010%，Ti 0.01~0.10%，Cr 0.10~0.50%，Al 0.01~0.10%，Cu 0.10~0.80%，Ni0.10~0.80%，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)。本發(fā)明埋弧焊絲，用于原油船貨油艙耐腐蝕船板焊接，該焊絲與堿性焊劑匹配時能夠獲得適應原油船貨油艙焊接接頭要求的焊縫，其抗拉強度大于440MPa，焊縫金屬-20℃沖擊功大于100J，與原油船貨油艙鋼板強度匹配，而且又能適應不涂裝工況，耐腐蝕性能與母板同步。
文檔編號B23K9/18GK102744529SQ20121022393
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者劉碩, 曹能, 王懷龍, 白巖, 錢偉方 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司