【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于特种焊接材料领域，具体涉及一种应用在原油储罐钢焊接工序中且可承受10-30kj/cm热输入的气保护焊焊丝，其焊接焊缝在酸性高cl-环境下具有高耐蚀性。
技术介绍
1、
2、目前原油储罐领域12mnnivr钢配套的气保护焊焊丝例如h08a为常规焊丝不具有耐蚀性，采用国际海事组织imo《原油油船货油舱耐腐蚀钢材检验指南》标准，ph=0.85,10%nacl水溶液加速腐蚀模拟环境下，其平均年腐蚀速率为2.1mm/a，母材与焊缝出现腐蚀台阶，且大于30um，远远超出平均年腐蚀速率1mm/a，腐蚀台阶不超过30um的标准。h08a的主要成分为：c：≤0.10，mn：0.30-0.60，si：≤0.03，cu：≤0.20，耐蚀性元素添加量不足导致焊缝的腐蚀性能较差，不能满足现阶段对储罐寿命的要求，也为安全生产增加了不确定性的风险。为了满足焊缝的腐蚀性能，科研工作者往往会在焊丝中添加大量的耐蚀性元素如，si、mo、ni、cu，以及微量有害元素，改善腐蚀性，然而合金元素的添加也会降低焊丝的焊接工艺适用性以及焊缝的力学性能等综合性能。因此焊丝的合金成分控制和焊缝力学性能与腐蚀性能的平衡成为了耐蚀焊材研发的难点。为加快国内高质量耐蚀原油储罐的建设，急需在国内开展耐蚀原油储罐钢配套焊丝钢及焊材的研发。
3、为了解决上述问题，特种焊材研究工作者在耐蚀特种焊材领域已进行过一些有益探索。
4、中国专利技术专利申请cn201110085695.4公开了一种用于油船货油舱的气体保护焊丝，添加ni 0.1-1%,
5、中国专利技术专利申请cn201210161914.7公开了一种高耐蚀型气保护焊丝， 该专利技术通过优化c含量，提高ni和cu含量，采用ni-cu-mo体系来保证耐蚀性，未添加重要耐蚀元素sn，与本专利技术相比，焊缝的耐腐蚀性能及原理存在一定的差异。同时ni含量的提高虽能提高层错能改善低温韧性，但也增加了ni元素偏析的危险。cu元素的过高添入，也会增加焊接裂纹倾向，导致焊缝的塑韧性下降等问题，且此专利技术公布的焊缝抗拉强度在570mpa左右，与本专利技术强度相差较多。
6、中国专利技术专利申请 cn201210553022.1 公开了一种高耐蚀气体保护焊丝， 采用低碳高硅耐蚀元素ni-cu-cr（w）合金体系提高焊缝耐蚀性，未添加强耐蚀性元素sn。本专利技术采用微量元素si-ni-cu-mo-sn体系，且防腐蚀的机理存在不同。
7、因此，在满足相关标准、规范等内容中对焊接接头力学性能和腐蚀性能的要求下，为提高大型原油储罐的腐蚀安全，需开发适用耐蚀原油储罐的配套国产气保护焊焊丝，是进一步提高大型原油储罐使用寿命、降低成本、提高焊接接头力学性能和加速产品换代升级的关键。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于弥补现有技术和问题的不足，提供一种可承受10-30kj/cm热输入的高耐蚀气保护焊焊丝，通过调控c、si、mn、ni、mo、cu、sn成分含量，使焊接焊缝达到高耐腐蚀性、低温韧性优良的技术效果，适用于大型原油储罐的高效智能化焊接制造。
2、本专利技术采用的技术方案是：可承受10-30kj/cm热输入的高耐蚀气保护焊焊丝，所述焊丝化学成分按质量百分比包括： c 0.04-0.10、si 0.20-0.60、mn 1.20-1.80、p ≤0.012、s ≤0.005、ni 0.1-0.6、mo 0.10-0.30、cu0.10-0.40、ti ≤0.06、ce 0.01-0.05、la0.01-0.05、zr ≤0.03、sn 0.01-0.03，其余为fe和不可避免杂质；
3、上述化学成分中c、si、mn、cu、ni、mo、sn、ti的含量符合：1.0≤cs≤1.3，
4、其中，cs=（2si+ni+3mo+5cu+30sn-10c）/（8c+mn+2mo+ni）。
5、选用碱性烧结焊剂且在10-30kj/cm热输入条件下焊接时，所述焊丝的熔敷金属的屈服强度≥540mpa、抗拉强度≥620 mpa、延伸率≥22 %、-20℃环境温度的kv2型缺口冲击功不低于60j。
6、选用碱性烧结焊剂且在10-30kj/cm热输入条件下焊接时，所述焊丝的熔敷金属采用imo《原油油船货油舱耐腐蚀钢材检验指南》标准中ph=0.85、10%nacl水溶液加速腐蚀模拟环境下，年腐蚀速率低于0.6mm/年，钢板与焊缝腐蚀台阶低于20um。
7、所述焊丝表面设有镀铜层，所述镀铜层厚度为0.15~0.23um。
8、本专利技术焊丝制造方法与现有技术相同，其具体制造方法为：按焊丝的合金成分准备炼钢胚料，将胚料填入真空冶炼炉，并抽至真空冲入氩气保护，高温加热至胚料熔成钢水，加入定量ce合金块，调节炉内温度，浇铸成圆柱形钢锭；钢锭切除冒口，打磨铸锭表面，炉内加热至1200 ℃，保温2 h，取出铸锭，开坯锻打成方坯；打磨锻造的方坯，炉内加热至1200 ℃，轧制并拉拔成盘条；盘条经酸洗、硼砂处理、粗拉、精拉、酸洗、镀铜，最终加工成气保护焊焊丝。其中镀铜层厚度为0.19-0.23um，最后分卷包装成成品。
9、上述技术方案中，各组分的作用及机理如下：
10、c：碳是提高低合金钢焊缝强度最重要的元素。碳可以固溶在焊缝金属，提高奥氏体稳定性，扩大奥氏体相区，奥氏体-铁素体转变温度降低，细化晶粒，从而提高焊缝的强度，但同时也会降低焊缝的耐蚀性。将碳含量限制在0.04-0.10%。
11、si：硅是较强的脱氧剂，硅主要以固溶和氧化夹杂物的形式存在焊缝中。硅是铁素体形成化元素，随着硅含量的增加，铁素体含量相应增加。并且硅的氧化物在酸性条件下表现出较强的腐蚀性，可以提高焊缝的耐蚀性，但硅的过高添入反而会损害韧性，且气保户焊焊剂也有si的过渡，因此需要控制焊丝及盘条钢的硅的含量。。该专利技术中将硅含量限制在0.20-0.60%。
12、mn：锰是重要的脱氧和脱硫元素，既可以提高焊缝金属强度也可以降低焊接热裂纹倾向。同时锰也是为数不多的既可以焊缝强度也可以提高焊缝韧性的元素之一，mn主要可以提高奥氏体稳定性，降低相变温度，细化晶粒进而影焊缝韧性。而当焊缝金属锰含量过高时，对大尺寸的脆性组织m-a的影响较大，造成韧性降低。因此焊丝成分中锰含量限制在1.20-1.80%。
13、mo：在焊接过程中，mo较为稳定，过渡系数较高，在气保户焊丝中添加适量的mo元素，可有效细化晶粒大小，来提高强度和韧性。mo可以使焊缝自腐蚀电位正移，并可以在奥氏体晶界处偏聚，常以钼酸盐本文档来自技高网...
【技术保护点】
1. 可承受10-30kJ/cm热输入的高耐蚀气保护焊焊丝，其特征在于，所述焊丝化学成分按质量百分比包括： C 0.04-0.10、Si 0.20-0.60、Mn 1.20-1.80、P ≤0.012、S ≤0.005、Ni 0.1-0.6、Mo 0.10-0.30、Cu 0.10-0.40、Ti ≤0.06、Ce 0.01-0.05、La 0.01-0.05、Zr≤0.03、Sn 0.01-0.03，其余为Fe和不可避免杂质；
2.根据权利要求1所述的可承受10-30kJ/cm热输入的高耐蚀气保护焊焊丝，其特征在于：选用碱性烧结焊剂且在10-30kJ/cm热输入条件下焊接时，所述焊丝的熔敷金属的屈服强度≥540Mpa、抗拉强度≥620 Mpa、延伸率≥22 %、-20℃环境温度的KV2型缺口冲击功不低于60J。
3.根据权利要求1所述的可承受10-30kJ/cm热输入的高耐蚀气保护焊焊丝，其特征在于：选用碱性烧结焊剂且在10-30kJ/cm热输入条件下焊接时，所述焊丝的熔敷金属采用IMO《原油油船货油舱耐腐蚀钢材检验指南》标准中PH=0.85,10%Na
4.根据权利要求1所述的可承受10-30kJ/cm热输入的高耐蚀气保护焊焊丝，其特征在于：所述焊丝表面设有镀铜层，所述镀铜层厚度为0.15-0.23um。
...【技术特征摘要】
1. 可承受10-30kj/cm热输入的高耐蚀气保护焊焊丝，其特征在于，所述焊丝化学成分按质量百分比包括： c 0.04-0.10、si 0.20-0.60、mn 1.20-1.80、p ≤0.012、s ≤0.005、ni 0.1-0.6、mo 0.10-0.30、cu 0.10-0.40、ti ≤0.06、ce 0.01-0.05、la 0.01-0.05、zr≤0.03、sn 0.01-0.03，其余为fe和不可避免杂质；
2.根据权利要求1所述的可承受10-30kj/cm热输入的高耐蚀气保护焊焊丝，其特征在于：选用碱性烧结焊剂且在10-30kj/cm热输入条件下焊接时，所述焊丝的熔敷金属的屈服强度≥5...
【专利技术属性】
技术研发人员：王青峰，邱俊，刘日平，胡兵，王伟，唐宇灿，赵雅婷，杨啸雨，赵丽洋，王秋鸣，何江里，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：
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