[發明專利]一種高韌性耐腐蝕全位置氣保護焊接用藥芯焊絲

有效

• 申請號: 201310139721.6
• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN103192202A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 李麗;尹雨群;吳年春;張靜;趙晉斌;汪晶潔;宋昌洪
• 申請（專利權）人: 南京鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: B23K35/368
• 分類號: B23K35/368;B23K35/30
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 陳揚

技術領域

本發明屬于焊接材料領域，具體地說是一種高韌性耐腐蝕全位置氣保護焊接用藥芯焊絲。

技術背景

原油船貨油艙處于較苛刻的腐蝕環境。由于石油中分離出的硫化氫和高濃度鹽溶液有強烈的腐蝕性會引起貨油艙的腐蝕，長期以來裝油的貨油艙鋼板通過涂覆一層耐腐蝕薄膜達到耐腐蝕的目的，但該薄膜一旦破碎，露出的鋼板在富H2S、Cl^-等環境中，通過電化學腐蝕迅速發展，形成點腐蝕，其腐蝕速度可達4mm/y。貨油艙鋼板的腐蝕問題靠頻繁的檢測及修復來解決，成本是昂貴的，同時這些腐蝕問題如得不到及時的解決，隨著腐蝕程度的加重，將嚴重降低結構的強度，對船舶的安全構成極大的危害，因此貨油艙的腐蝕防護一直為人們所重視，2010年國際海事組織第87次海上安全委員會通過了原油船貨油艙腐蝕防護SOLAS修正案（MSC291(87)決議），強制要求原油船貨油艙需要腐蝕防護，可以使用保護涂層或耐腐蝕鋼材，這就促使了油船貨油艙耐腐蝕鋼板的開發。要滿足《原油船貨油艙保護涂層性能標準》和《原油船貨油艙替代涂層防腐措施性能標準》，決議中對耐腐蝕鋼材以及焊接接頭的耐腐蝕性能都提出了具體要求，這就要求與之匹配焊接接頭的拉伸和沖擊性能優良，而且要求焊縫金屬具有耐腐蝕性能，因此與之的高質量的焊接材料也成了關注的焦點之一。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高韌性耐腐蝕全位置氣保護焊接用藥芯焊絲，采用該焊絲后，熔敷金屬不僅具有優異的力學性能、耐腐蝕性能，而且焊絲具有極佳的焊接工藝能和全位置操作適應性。

本發明的目的是采用如下技術方案來實現的：

一種高韌性耐腐蝕全位置焊接用氣保護藥芯焊絲，其特征在于：該焊絲以低碳鋼帶為焊絲外皮，藥粉的化學組成重量百分比為：TiO₂?35-40%，SiO₂?5-10%，MgO?2-3%，ZrO_2?3-5%，NaF?≤1%，Al-Mg?1-2%，Mn-Si?5-10%，Cu?4-5%，Ni?3-4%，0.5-1.5%硼化物，余量為Fe及不可避免的雜質。

本發明中，采用低雜質含量的低碳鋼帶，鋼帶厚度0.5mm，帶寬11mm。

藥粉的裝填率為10%～20%，渣量控制在40~50%。藥粉中的各種礦物質的顆粒度不超過80~200目。低碳鋼帶中的S小于0.015%，P小于0.01%。

在上述藥粉的化學成分中，各組分的作用機制如下：

1、TiO₂，造渣劑的主要成分，以TiO₂為主的渣系能夠獲得熔點高、凝固時間短的熔渣,從而實現全位置焊接操作性能，且熔渣與鋼的線脹系數差別較大,?有助于改善脫渣性；其熔滴細小，電弧過渡形態穩定，飛濺少。

2、SiO₂，造渣劑，可以調節渣的粘度，對脫渣性也有很大影響。SiO₂含量過低，渣的粘度太低，流動性過大，覆蓋不好，脫渣性差；SiO₂含量過高，飛濺增加，渣粘度過高，焊趾不齊，脫渣性變差。

3、ZrO₂，造渣劑。適當添加可以調節渣的特性、改善脫渣性能。ZrO₂有單斜晶體、四方晶體和立方晶體三種晶型。在冷卻過程中，ZrO₂由四方晶體轉變成單斜晶體，體積會增加12%，可以在熔渣中造成巨大的應力，從而改善脫渣性。ZrO₂的來源主要是鋯英砂，本焊絲芯料中鋯英砂含量控制在3~5%。

4、MgO，造渣劑,適當加入可提高渣的熔點,提高熔渣的覆蓋性能，改善全位置焊接性能。?

5、NaF，穩弧劑和稀渣劑。少量添加可以增加焊接電弧的穩定性，改善熔渣特性，有助于脫渣，減少氣孔。

6、Al-Mg，脫氧劑和穩弧劑，適當添加可以達到熔滴細化、改善熔滴過渡、減少焊接飛濺及輔助脫氧功效。

7、Si-Mn，主要的脫氧劑和合金劑。通過焊接過程的冶金化學反應，降低焊縫金屬中的氧含量，同時向焊縫過渡必要的Si、Mn，提高焊縫金屬性能。

8、電解錳，合金劑和脫氧劑。通過藥芯向焊縫金屬補充Mn合金的含量，同時輔助脫氧。?

9、Ni、Cu，合金劑。?Ni、Cu是保證熔敷金屬耐原油腐蝕性能的主要合金元素。本焊絲通過藥芯過渡與母材相當的Ni、Cu?合金含量。

10、硼化物，合金劑。適當添加可以獲得以針狀鐵素體為主的熔敷金屬組織，提高熔敷金屬的-40℃沖擊性能。