2.根据权利要求1所述的气保护焊丝，其特征在于，化学成分按质量百分比计包括C

　　3.根据权利要求2所述的气保护焊丝，其特征在于，化学成分按质量百分比计包括C

　　4.根据权利要求1～3任意一项所述的气保护焊丝，其特征在于，所述C、Si、Mn、Cu、Ni、

　　5.根据权利要求4所述的气保护焊丝，其特征在于，所述C、Si、Mn、Cu、Ni、Mo、Sn和Ti的

　　(2)将所述步骤(1)得到的盘条依次进行粗拉丝、精拉丝和镀铜，得到气保护焊丝。

　　7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中浇铸完成后锻造前还

　　8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述保温的温度为1180～1220℃，所

　　9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中热轧的温度为1180～

　　10.权利要求1～5任意一项所述气保护焊丝或权利要求6～9任意一项所述制备方法制

　　[0001]本发明涉及特种焊接材料技术领域，尤其涉及一种气保护焊丝及其制备方法和应

　　[0002]近年来，随着我国工业经济的快速发展，被誉为“工业血液”的石油能源的需求量

　　不断激增，并已经成为我国主要的能源消耗品。随着石油需求量的不断增加，储罐的应用量

　　持续增加，因在服役过程中经常受到各种有害介质的腐蚀而导致的安全运行问题日益突

　　出。原油本身是不具有腐蚀金属材质的特征，但原油中含有大量的无机盐、硫化物、氮化物、

　　有机酸、氧、二氧化硫和水分等物质。经过长期储存，原油沉淀，在储罐的下底板形成富含酸

　　性高Cl的沉积水环境，大大缩短了油罐正常的使用寿命，且一旦油罐腐蚀穿孔造成原油外

　　泄，不但造成重大火灾及爆炸事故，影响生产的正常运行，还有可能造成环境污染。原油储

　　罐的结构基本上是通过焊接完成的，而焊接接头各部分在组织和成分上呈现出较大的不均

　　匀性，从而使得接头耐蚀性能低于母材。因此能够同时满足较好焊接性和耐蚀性的耐蚀原

　　[0003]目前原油储罐领域12MnNiVR钢配套的气保护焊焊丝例如H08A，其主要成分为C≤

　　0.10％，Mn0.30～0.60％，Si≤0.03％，Cu≤0.20％，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30μm，远远

　　超出平均年腐蚀速率1mm/a，腐蚀台阶不超过30μm的标准。因此，如何在保证气保护焊丝低

　　[0004]本发明的目的在于提供一种气保护焊丝及其制备方法和应用。本发明提供的气保

　　[0006]本发明提供了一种气保护焊丝，化学成分按质量百分比计包括C0.03～0.06％、Si

　　[0011]本发明还提供了上述技术方案所述气保护焊丝的制备方法，包括以下步骤：

　　[0013](2)将所述步骤(1)得到的盘条依次进行粗拉丝、精拉丝和镀铜，得到气保护焊丝。

　　[0015]优选地，所述保温的温度为1180～1220℃，所述保温的时间为2h。

　　[0016]优选地，所述步骤(1)中热轧的温度为1180～1220℃，所述热轧的总变形量为60～

　　[0017]本发明还提供了上述技术方案所述气保护焊丝或上述技术方案所述制备方法制

　　[0018]本发明提供了一种气保护焊丝，化学成分按质量百分比计包括C0.03～0.06％、Si

　　了基体和晶界的腐蚀性；通过优化合金元素提高了焊丝的低温韧性。实验结果表明，本发明

　　提供的焊丝搭配烧结焊剂，熔敷金属采用国际海事组织IMO《原油油船货油舱耐腐蚀钢材检

　　验指南》标准，其平均年腐蚀速率为0.54～0.80mm/a，且母材与焊缝连续平整，腐蚀台阶在

　　12～22μm；平均冲击吸收功Akv‑20℃/J：81～145.2J；且焊后焊道整齐，成形美观。

　　[0019]图1为实施例1～10以及对比例1～3的焊丝焊接后熔敷金属试样的结构示意图；

　　[0020]图2为实施例1～10以及对比例1～3的焊丝焊接后熔敷金属腐蚀性能试验的示意

　　[0023]本发明提供了一种气保护焊丝，化学成分按质量百分比计包括C0.03～0.06％、Si

　　0.055％，更优选为0.040～0.045％。在本发明中，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，故将碳含量限制在

　　～0.40％，更优选为0.35～0.40％。在本发明中，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，且气保护焊焊剂也有Si的过渡，因此需要控制硅的含量在0.20～

　　～1.30％，更优选为1.20～1.25％。在本发明中，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提高焊缝强度也

　　可以提高焊缝韧性的元素之一，Mn可以提高奥氏体稳定性，降低相变温度，细化晶粒进而影

　　响焊缝韧性；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

　　[0027]按质量百分比计，本发明提供的气保护焊丝还包括P≤0.012％。在本发明中，磷对

　　焊缝金属韧性具有危害作用，含量过高容易使焊缝产生裂纹，应尽量降低其含量。

　　[0028]按质量百分比计，本发明提供的气保护焊丝还包括S≤0.005％。在本发明中，硫对

　　焊缝金属韧性具有危害作用，含量过高容易使焊缝产生裂纹，应尽量降低其含量。

　　0.5％，更优选为0.20～0.25％。在本发明中，Ni元素主要作用是提高焊缝金属低温韧性和

　　提高基体的均匀腐蚀性，同时，也利用其固溶强化的作用来提高焊缝金属强度；Ni提高低温

　　韧性的机理是通过韧化铁素体基体和提高层错能，降低其脆性转变温度；同时Ni是奥氏体

　　稳定化元素，通过适量的添加来降低奥氏体相转变温度；Ni与Sn同时存在时，Ni含量过高时

　　易发生热裂纹倾向，因此焊丝成分中的Ni含量限制在0.1～0.6％范围内。

　　～0.25％，更优选为0.20～0.25％。在本发明中，在焊接过程中，Mo较为稳定，过渡系数较

　　高，添加适量的Mo元素，可有效细化晶粒大小，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，常以钼酸盐的形式存在焊缝中，提高了基体的均匀腐蚀

　　性，也降低了奥氏体晶界优先腐蚀的倾向，但对Mo含量应予以控制，避免强硬度升高，因此

　　～0.35％，更优选为0.30～0.35％。在本发明中，Cu是提高焊缝耐蚀性的重要元素，其作用

　　机理可分为两部分，一是当发生电偶腐蚀时，Cu元素可以钝化阳极反应，显著减缓腐蚀速

　　率，二是Cu元素的富集，有效的阻碍基体与腐蚀介质的反应，降低腐蚀速率；但Cu的过量添

　　～0.05％，更优选为0.045～0.05％。在本发明中，Ti为固碳氮元素，易在晶界处形成化合

　　物，对奥氏体晶界起到一定的钉扎作用，从而细化晶粒；同时，Ti与氧元素结合形成夹杂物，

　　～0.04％，更优选为0.03～0.04％。在本发明中，Ce主要有三个作用：一是改善夹杂物的成

　　分构成，形成与针状铁素体错配较低的富含Ce、La、S、O、Al元素的夹杂物，成为针状铁素体

　　形核质点，使得针状铁素体含量增高；二是细化夹杂物尺寸，在熔池反应中进行的氧化物冶

　　金过程中富含Ce、La的氧化物与较大的夹杂物结合形成大夹杂物，大夹杂物上浮，排出熔

　　池，进而细化夹杂物尺寸，降低了较大直径夹杂物成为裂纹源的可能，改善韧性；三是细化

　　[0035]按质量百分比计，本发明提供的气保护焊丝还包括Zr≤0.03％，优选为Zr≤

　　0.02％。在本发明中，Zr元素能够通过沉淀强化和固溶强化提高焊缝的强度，Zr能与熔池中

　　高熔点夹杂物细化而弥散，具有改善熔池流动性作用，同时Zr还具有固氮的作用。

　　[0036]按质量百分比计，本发明提供的气保护焊丝还包括Mg≤0.003％。在本发明中，Mg

　　元素可以通过改善焊接熔池反应，改善合金元素过渡情况，同时，Mg元素的添加也可以改善

　　[0037]按质量百分比计，本发明提供的气保护焊丝还包括Sn≤0.03％，优选为0.01～

　　0.03％，更优选为0.02～0.03％。在本发明中，Sn会在柱状晶界处偏聚，影响焊缝低温韧性，

　　且对低温韧性影响较为明显；但Sn元素可以显著提高酸性条件下基体的耐蚀性，其机理主

　　要是在酸性水溶液条件下，基体表面析出Sn元素并被氧化成SnO保护基体，适当提高耐蚀

　　[0038]按质量百分比计，本发明提供的气保护焊丝还包括余量的Fe。在本发明中Fe为基

　　[0039]耐蚀原油储罐内底板焊接接头在实际服役环境中发生的腐蚀类型可分为四种，分

　　别为基体的均匀腐蚀，电化学腐蚀，微生物腐蚀和点蚀。均匀腐蚀、电化学腐蚀和点蚀是决

　　定焊接接头腐蚀速率的关键。本发明主要从采用Cu‑Mo‑Ni元素体系保证基体的均匀腐蚀、

　　添加微量Sn元素降低优先腐蚀区(如晶面1，1，1、晶界处)的腐蚀速率两个方面考虑，以达

　　到提高焊接接头耐蚀性的目的，二者缺一不可；而大量的细晶元素Mn、Ni、Mo元素的添加，会

　　增加晶粒数量，晶界比界面、1，1，1晶面增加，破坏总体耐蚀性平衡，故需对C、Si、Mn、Ni、

　　Mo、Cu、Sn的元素进行调节，在本发明中，C、Si、Mn、Cu、Ni、Mo、Sn和Ti的含量优选满足以下条

　　Cu‑Sn合金体系提高基体和晶界的腐蚀性，采用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，年腐蚀速率低于0.6mm/年，钢板与焊

　　缝腐蚀台阶低于20μm，有效地延长了储罐内底板在原油储存的苛刻腐蚀环境下的使用寿

　　命，提高了安全生产系数，且降低了内底板清理的维护成本，有利于推动原油储罐建造领域

　　[0041]本发明的焊丝可适用于大型耐蚀原油储罐埋弧自动焊接，耐蚀性是常规单丝气保

　　护焊丝的1～2倍以上，且焊接参数范围调节宽，在典型热输入(10～30kJ/cm)下焊接工艺性

　　[0042]本发明的焊丝化学成分简单，耐腐蚀性强、低温韧性优良，焊接工艺适用性良好，

　　适用于大型原油储罐的高效智能化焊接制造；合金体系调控合理，其盘条冶炼、轧制及焊丝

　　[0043]本发明还提供了上述技术方案所述气保护焊丝的制备方法，包括以下步骤：

　　[0045](2)将所述步骤(1)得到的盘条依次进行粗拉丝、精拉丝和镀铜，得到气保护焊丝。

　　[0047]本发明对所述合金原料的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售

　　[0048]本发明对所述熔炼和浇铸的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的操

　　[0049]浇铸完成后，本发明优选对所述浇铸得到的铸锭依次进行切除冒口和打磨铸锭表

　　[0050]本发明对所述切除冒口和打磨铸锭表面没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟

　　[0051]在本发明中，所述浇铸完成后锻造前优选还包括保温；所述保温的温度优选为

　　[0053]锻造完成后，本发明优选对所述锻造得到的产物进行打磨。本发明对所述打磨的

　　[0054]在本发明中，所述热轧的温度优选为1180～1220℃，更优选为1200℃；所述热轧的

　　[0055]得到盘条后，本发明将所述盘条依次进行粗拉、精拉和镀铜，得到气保护焊丝。

　　[0056]在本发明中，所述盘条在进行粗拉前优选依次进行一次酸洗和硼砂处理。本发明

　　对所述一次酸洗和硼砂处理的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的操作即

　　[0057]本发明对所述粗拉和精拉的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的操

　　[0058]精拉完成后，本发明优选对所述精拉得到的产物进行二次酸洗。本发明对所述二

　　[0059]在本发明中，所述镀铜的方式优选为化学镀铜；所述镀铜的厚度优选为0.15～

　　0.23μm。本发明对所述镀铜的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的操作即可。

　　[0061]本发明还提供了上述技术方案所述气保护焊丝或上述技术方案所述制备方法制

　　[0062]本发明对所述气保护焊丝在原油储罐内底板中的应用操作没有特殊的限定，采用

　　[0063]下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显

　　然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实

　　施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属

　　[0072]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

　　钢锭；钢锭切除冒口，打磨铸锭表面，炉内加热至1200℃，保温2h，取出铸锭，开坯锻打成截

　　面为50mm×50mm长约1500mm的方坯；打磨锻造的方坯，炉内加热至1200℃，轧制并拉拔成

　　的盘条；盘条经酸洗、硼砂处理、粗拉、精拉、酸洗、镀铜最终加工成mm的气保

　　[0073]实施例1～10以及对比例1～3的焊丝中C、Si、Mn、Cu、Ni、Mo、Sn和Ti的含量根据公

　　[0077]将实施例1～10以及对比例1～3的焊丝按照表3的焊接工艺参数进行熔敷金属单

　　丝熔敷金属试验，焊接热输入为10～30kJ/cm，焊接选用碱性烧结焊剂，层温控制不大于160

　　[0080]试件焊接后进行外观检查，采用超声波探伤技术对熔敷金属进行无损检测，检测

　　合格，从焊接后的熔敷金属取冲击试样和腐蚀挂片，试样尺寸和试验方法参照GB/T

　　MSC289规定进行。冲击试样从熔敷金属中心截取，冲击试样纵轴与熔敷金属长度方向垂直，

　　敷金属的腐蚀挂片进行模拟环境下(pH＝0.85，10％NaCl水溶液)全浸72h如图2，根据如下

　　式I计算平均年腐蚀速率；对焊接接头的腐蚀挂片全浸168h后在100倍金相显微镜下观察腐

　　[0083]实施例1～10以及对比例1～3焊丝的熔敷金属的腐蚀以及力学性能结果如表4所

　　[0084]表4实施例1～10以及对比例1～3焊丝的熔敷金属腐蚀及力学性能

　　速率为0.54～0.80mm/a，母材与焊缝的腐蚀台阶为12～22μm，符合发明腐蚀要求，熔敷金

　　属‑20℃冲击吸收功Akv不低于60J；而对比例1～3化学成分未满足发明要求，熔敷金属既不

　　[0087]从熔敷金属的冲击试样取金相试样，发现实施例1～10熔敷金属组织主要以针状

　　铁素体为主，少量晶界铁素体和粒状贝氏体组成，实施例1的熔敷金属组织如图3所示；对比

　　例1～3熔敷金属组织主要以块状铁素体、少量针状铁素体和粒状贝氏组成，对比例1的熔敷

　　[0088]从图3可以看出，针状铁素体具有晶粒细小并存在大角度晶界，可以阻碍裂纹的扩

　　[0089]从以上实验结果可以看出，本发明的气保护焊实芯焊丝在典型热输入(10～30kJ/

　　cm)下熔敷金属力学性能达到规范要求，即获得良好耐腐蚀性的同时，还具有优良的低温冲

　　击韧性，焊缝金属‑20℃平均冲击吸收功Akv为81～145.2J，可以应用于石油、船舶等行业的

　　[0090]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人

　　员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应

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