[发明专利]一种耐蚀钢用药芯焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐蚀钢用药芯焊丝，尤其指一种适用于焊接硫化氢腐蚀和海水腐蚀环境服役的耐蚀钢的药芯焊丝。

背景技术

随着国民经济的发展，我国对能源的需求越来越大，由于国际原油价格的迅速攀高及陆上石油资源的迅速锐减，海洋油气开发已经成为世界各国的能源开发热点。国家在投入大量人力财力进行海洋装备系统开发的同时，对于油气输送用钢，也提出了更高的要求。

油气运输中既有硫化氢腐蚀，又有海水腐蚀，因此要求钢板具有良好的抗硫化氢腐蚀能力，同时具有良好的抗海水腐蚀能力。药芯焊丝作为一种钢板焊接的重要焊接材料，在配套耐蚀钢焊接的过程中，要求其焊缝金属不仅具有高强度、高韧性的特点，而且具有良好的抗硫化氢腐蚀以及耐海水腐蚀的能力，因此，研制一种既抗硫化氢腐蚀又耐海水腐蚀的药芯焊丝，对于推动我国油气建设具有重要的作用，目前现有技术中还没有完全符合上述要求的药芯焊丝。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种耐蚀钢用药芯焊丝，适用于焊接硫化氢腐蚀和海水腐蚀环境服役的耐蚀钢。

本发明提供的耐蚀钢用药芯焊丝，包括外皮和药芯，药芯的成分及其质量百分含量为：TiO₂35～45％；NaF和CaF₂中的一种或两种0.5～3.0％；SiO₂4～11％；钛铁合金3～6％；硅铁合金1～3％；稀土氟化物或稀土氧化物0.15～0.44％；Mg 3～7％；Mn 12～16％；Mo 0.3～0.7％；Fe₃O₄0.5～1.5％；Ni 2～5％；硼铁4～8％；Cu 0.5～2％；余量为铁粉。药芯中还包括不可避免的杂质成分。

上述药芯焊丝，采用Mn-Mg-Si-Ti联合脱氧的方式，尽量减少焊缝中的氧含量。在造渣组分中，加入稳弧物质，以满足焊接操作工艺性能要求。通过加入微量耐腐蚀合金元素，实现焊缝的耐腐蚀性能，使该药芯焊丝在力学性能上、耐腐蚀性与母材达到良好的匹配。

TiO₂是形成焊接熔渣的主要成分。TiO₂的加入可以稳定电弧，减少焊接飞溅，改善熔渣覆盖性和脱渣性。另外，TiO₂可以改善熔渣流动性，使全位置焊接操作变得方便易掌握。当药芯中TiO₂量太少时，上述特征不明显；当药芯中TiO₂量过多时，不仅破坏了熔渣的覆盖性，而且对力学性能产生不良影响。因此，TiO₂占所述药芯粉料总质量的百分比为35～45％。

SiO₂也是熔渣的主要成分。SiO₂能调节熔渣熔点和黏度，改善焊缝成形，有利于焊缝向母材圆滑过渡；使熔渣与焊缝界面增大，使熔渣具有良好的覆盖性。当药芯中SiO₂加入量少时不能体现上述特征，SiO₂加入量大时，焊缝中氧含量升高，降低焊缝金属的低温冲击韧性。因此，SiO₂占所述药芯粉料总质量的百分比为4～11％。

NaF或CaF₂或二者任意比的混合物可以去氢，加入量大时电弧稳定性不好，增加焊接飞溅和烟尘，加入量少去氢能力不足，容易出现气孔压坑。因此，NaF或CaF₂或二者混合物占所述药芯粉料总质量的百分比为0.5～3％。

Fe₃O₄可以稀释熔渣，造成合适的熔渣表面张力及黏度，改善熔渣与铁水的浸润性。加入Fe₃O₄量大于1.5％时，熔渣表面张力过小，熔渣不能托住铁水，立焊困难。因此，Fe₃O₄占所述药芯粉料总质量的百分比为0.5～1.5％。

Ni作为抗腐蚀元素加入，同时Ni对提高低温冲击韧性有利。但Ni含量过高则会增大热裂敏感性。因此，Ni占所述药芯粉料总质量的百分比为2～5％。

Mn是主要脱氧剂，降低焊缝金属的含氧量，增加焊缝金属强度和抗裂性，提高低温冲击韧性，调节铁水流动性。加入Mn量大于16％时焊缝强度过高，低温冲击韧性降低。因此Mn占所述药芯粉料总质量的百分比为12～16％。

Mg是强脱氧剂，提高低温冲击韧性，加入量少于3％时提高低温冲击韧性能力不足，加入Mg量大于7％时，由于脱氧产物镁氧化物使熔渣的熔点上升，凝固速度加快，不利于焊缝气体的排除和焊缝成型。因此，Mg占所述药芯粉料总质量的百分比为3～7％。