[發(fā)明專利]提高碳鋼焊接接頭耐二氧化碳腐蝕的實芯焊絲及其應用

有效

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• 申請日: 2016-03-01
• 公開（公告）號: CN107138872B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設計）人: 徐連勇;路永新;韓永典;趙雷
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/40;B23K9/16
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發(fā)明公開了一種能夠提高碳鋼焊接接頭耐二氧化碳腐蝕的實芯焊絲及其應用，焊絲按照重量百分比包括金屬鎳粉0.3～0.6％，金屬鉻粉0.3～0.6％，金屬銅粉0.2～0.4％，金屬鉬粉0.2～0.4％，金屬錳粉0.8％～1.2％，硅粉0.2～0.4％，碳粉0.06～0.1％，磷和硫含量控制在0.015％以下，余量為鐵粉。對比本發(fā)明的實芯焊絲與傳統焊絲所得焊縫金屬在含CO₂油田模擬水溶液中的腐蝕速率，發(fā)現本發(fā)明的實芯焊絲能顯著提高焊接接頭的耐腐蝕性能，延長了使用壽命。

技術領域

本發(fā)明涉及一種實芯焊絲，具體地說，是涉及對碳鋼焊接接頭耐CO₂腐蝕性能進行改善的實芯焊絲。

背景技術

在石油天然氣管線建設中，焊接技術是一種常見的連接技術。然而，由于焊材和焊接熱循環(huán)的作用，焊縫區(qū)金屬的成分和組織與母材有著較大的差異，進而引起了焊縫區(qū)與母材腐蝕行為的不同。同時，焊接接頭不同區(qū)域的電化學特征不同，這將導致接頭不同區(qū)域間發(fā)生電偶腐蝕。在生產實踐中，焊縫區(qū)往往作為電偶對中的陽極被優(yōu)先腐蝕。據報道，與天然氣相關的工業(yè)中有36％的腐蝕失效事故是源于焊縫區(qū)的點蝕或電偶腐蝕。因此，在設計輸油氣管道焊接結構時，以焊接接頭在CO₂環(huán)境中的耐蝕性能作為整體接頭的耐蝕性能，而不是母材的耐蝕性能。焊縫區(qū)的點蝕和電偶腐蝕對焊接接頭的耐蝕性有著較大影響，容易造成整體結構的過早失效。因此改進焊材成分可消除焊縫區(qū)的點蝕，提高焊縫區(qū)的電極電位，也可以改善和提高焊接接頭的耐蝕性能，具有極大的經濟和社會效益。

目前工程應用中改善碳鋼管線焊接接頭耐CO₂腐蝕的方法多種多樣，如生產制造過程中改進焊接工藝，管線使用過程中添加緩蝕劑等等。這些方法能部分地提高焊縫金屬耐CO₂腐蝕性能，但并未從根本上解決問題。況且在管線使用過程中添加緩蝕劑，往往增加額外的經濟成本。因此，針對提高碳鋼焊接接頭耐CO₂腐蝕性能，需要更加經濟和有效的改善方法。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種提高碳鋼焊接接頭耐二氧化碳腐蝕的實芯焊絲及其應用，解決碳鋼焊縫金屬在CO₂油田模擬輸出液中過早腐蝕失效的技術問題，使得碳鋼焊縫處的耐蝕性改善,從而提高碳鋼焊縫處的耐腐蝕性能。

本發(fā)明的技術目的通過下述技術方案予以實現：

提高碳鋼焊接接頭耐二氧化碳腐蝕的實芯焊絲，按照重量百分比由如下組分組成：金屬鎳粉0.3～0.6％，金屬鉻粉0.3～0.6％，金屬銅粉0.2～0.4％，金屬鉬粉0.2～0.4％，金屬錳粉0.8％～1.2％，硅粉0.2～0.4％，碳粉0.06～0.1％，磷和硫的重量百分比控制在0.015％以下，余量為鐵粉。

優(yōu)選如下組分含量：金屬鎳粉0.4～0.5％，金屬鉻粉0.4～0.5％，金屬銅粉0.3～0.4％，金屬鉬粉0.2～0.3％，金屬錳粉1.0％～1.2％，硅粉0.2～0.3％，碳粉0.08～0.1％，磷和硫的重量百分比控制在0.015％以下，余量為鐵粉。

在上述技術方案中，各個組分選擇粉末進行混合和制備，目數為100—300目，純度大于等于99.99％。

與現有技術相比，與傳統的碳鋼TIG焊打底焊絲所得焊接接頭相比，本發(fā)明選用含合金元素的實芯焊絲所得焊接接頭滿足力學性能要求，且在腐蝕環(huán)境中的使用壽命大大延長，保證了管線的正常運行，極大地提高了其經濟效益。

附圖說明

圖1是使用普通焊絲進行焊接后焊縫金屬的金相組織照片。

圖2是使用本發(fā)明焊絲進行焊接后焊縫金屬的金相組織照片。

圖3是使用本發(fā)明焊絲和普通焊絲進行拉伸性能對比圖。