一种适用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝制造技术

本发明专利技术涉及一种适用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝。其技术方案是：所述自保护药芯焊丝由碳钢钢带、单股合金焊丝和药芯粉组成；碳钢钢带的化学组分是：C为0.03～0.05wt％，Si为0.05～0.08wt％，Mn为0.5～0.8wt％，P≤0.005wt％，S≤0.005wt％；单股合金焊丝的化学组分是：C为0.3～0.6wt％，Si为0.05～0.2wt％，Mn为24～33wt％，P≤0.003wt％，S≤0.003wt％，Ni为4～7wt％；药芯粉的化学组分是：氟化钡为40～50wt％，金红石为10～17wt％，铝粉为4～7wt％，氟铝酸钠为2～6wt％。上述三种化学组分中，余量分别为Fe和不可避免的杂质。本发明专利技术制备的适用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝所形成的焊缝金属在超低温服役条件下具有高韧性的特点，强度与超低温高锰钢相匹配。强度与超低温高锰钢相匹配。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝


[0001]本专利技术属于适用于超低温高锰钢的药芯焊丝
具体涉及一种适用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝。

技术介绍

[0002]超低温高锰钢是以C
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Mn
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Cr为主成分体系获得高稳定的奥氏体组织，具有高延伸率、低屈强比、
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196℃低温性能优异、无磁性和焊接费用低等显著特性，是用于低温服役环境的前沿材料，有望广泛应用于LNG运输船液货舱、LNG燃料船燃料舱等领域，能实现减Ni化钢板和大幅降低建造成本。
[0003]现有用于超低温高锰钢的自保护芯药芯焊丝技术，存在问题是韧性不足，如“一种用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝”(CN112894198A)专利技术，该技术存在问题是冲击韧性不足(
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196℃冲击功为60～90J)，而超低温高锰钢母材钢板冲击韧性较高(
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196℃冲击在200J左右)，两者不匹配，焊接性能难以满足用于
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196℃工作温度的LNG贮罐的强度和超低温韧性的技术要求，这将严重影响罐体使用的安全性。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种适用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝，该焊丝所形成的焊缝金属成型良好和低温韧性优良，强度与超低温高锰钢相匹配，尤其适用于
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196℃工作温度的LNG贮罐的强度和超低温韧性的技术要求。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]所述适用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝由碳钢钢带、单股合金焊丝和药芯粉组成，药芯粉填充于单股合金焊丝与碳钢钢带间，单股合金焊丝的中心线与碳钢钢带的中心线重合。
[0007]所述碳钢钢带的化学组分是：C为0.03～0.05wt％；Si为0.05～0.08wt％；Mn为0.5～0.8wt％；P≤0.005wt％；S≤0.005wt％；余量为Fe和不可避免的杂质。
[0008]所述单股合金焊丝的化学组分是：C为0.3～0.6wt％；Si为0.05～0.2wt％；Mn为24～33wt％；P≤0.003wt％；S≤0.003wt％；Ni为4～7wt％；余量为Fe和不可避免的杂质。
[0009]所述药芯粉的化学组分是：氟化钡为40～50wt％；金红石为10～17wt％；铝粉为4～7wt％；氟铝酸钠为2～6wt％；余量为Fe和不可避免的杂质。
[0010]所述适用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝的制备方法是：采用对接O型的封口方式，经拉拔、成型和减径，制得适用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝。
[0011]所述氟化钡的纯度≥99％；氟化钡的粒度为0.15～0.20mm。
[0012]所述金红石的纯度≥98％；金红石的粒度为0.15～0.25mm。
[0013]所述铝粉的纯度≥99％；铝粉的粒度为≤0.30mm。
[0014]所述氟铝酸钠的纯度≥99％；氟铝酸钠的粒度为0.15～0.20mm。
[0015]由于采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有如下积极效果：
[0016]本专利技术采用的自保护药芯焊丝，采用单股合金焊丝过渡合金元素的方式，药芯粉不过渡合金只起到气保护作用，形成的焊缝金属的Mn含量为24～26wt％，与母材的锰含量相近，保证焊缝金属与母材配套性。
[0017]本专利技术中的锰与碳元素均为奥氏体化元素，形成全奥氏体组织的焊缝金属。含碳量过低时，奥氏体化元素不够会造成屈服强度较低，而含碳量过高时，会恶化组织影响韧性。含锰量过低时，不足以形成单一奥氏体组织；含锰量过高时，会降低拉伸强度。同时，本专利技术以锰代替价格昂贵的镍，形成高锰低镍合金系，因而单股合金焊丝中含C为0.3～0.6wt％、含Mn为24～33wt％，使奥氏体组织不仅获得良好的超低温强韧性又降低了成本。
[0018]镍元素作为奥氏体形成元素，含量过高会使得成本提高，含量过低会影响焊缝的韧性。因而，本专利技术的单股合金焊丝中Ni为4～7wt％，既保证良好的超低温韧性，同时也保证较低的生产成本。
[0019]本专利技术中杂质元素硫与磷的存在，使焊缝金属产生液化裂纹与再热裂纹，故严格控制硫、磷元素的含量，单股合金焊丝：P≤0.003wt％和S≤0.003wt％。通过净化钢水，将焊丝的P和S含量降到最低，保证焊缝具有较低的热裂纹敏感性。
[0020]此外，本专利技术药芯粉的成分体系中含有氟化钡和金红石，用来调节铁水的流动性。这两个成分含量过高或过低，都起不到调节铁水流动性的作用，成型不好。因而，本专利技术的药芯粉中，氟化钡含量为40～50wt％和金红石10～17wt％，可调整铁水的流动性，使焊缝金属在全位置焊接时成型好。
[0021]本专利技术的药芯粉中所采用的铝粉是自保护焊丝中重要的脱氧剂，如果熔敷金属中铝含量增加，其含氧量、氮含量明显下降，抗气孔性能明显上升。铝能有效减小焊缝气孔的敏感性，其主要原因是脱氧能力非常强。另一方面，铝与氮有很强的结合力，能形成稳定的氮化物，该氮化物不溶于焊缝金属中而熔于熔渣，一定量的铝能保证抗气孔性能。因此，本专利技术中的镁铝合金加入量为所述药芯粉的4～7wt％，能有效减小熔敷金属中含氧量、氮含量，能明显提高抗气孔性。
[0022]本专利技术在药芯粉中所采用的氟铝酸钠可以去氢，适量添加还能起到稳定电弧和造渣作用。因此，本专利技术中的氟铝酸钠加入量为所述药芯粉的2～6wt％，能去氢、稳定电弧和造渣。
[0023]本专利技术所制备的适用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝，适用于超低温高锰钢的自保护焊接，焊缝金属形成全奥氏体组织，不仅保证较高的超低温韧性，
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196℃时冲击功A
kv
为95～137J；亦保证足够的强度：屈服强度为420～490MPa，抗拉强度为615～713MPa，延伸率A为33～45％，满足
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196℃工作温度时的超低温高锰钢的力学性能要求和超低温韧性要求。
[0024]因此，本专利技术制备的适用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝所形成的焊缝金属成型良好和低温韧性优良，强度与超低温高锰钢相匹配，尤其适用于
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196℃工作温度的LNG贮罐的强度和超低温韧性的技术要求
具体实施方式
[0025]下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步描述，并非对本其保护范围的限制。
[0026]一种适用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝。所述适用于超低温高锰钢的自保护
药芯焊丝由碳钢钢带、单股合金焊丝和药芯粉组成，药芯粉填充于单股合金焊丝与碳钢钢带间，单股合金焊丝的中心线与碳钢钢带的中心线重合。
[0027]所述碳钢钢带的化学组分是：C为0.03～0.05wt％；Si为0.05～0.08wt％；Mn为0.5～0.8wt％；P≤0.005wt％；S≤0.005wt％；余量为Fe和不可避免的杂质。
[0028]所述单股合金焊丝的化学组分是：C为0.3～0.6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝，其特征在于：所述适用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝由碳钢钢带、单股合金焊丝和药芯粉组成，药芯粉填充于单股合金焊丝与碳钢钢带间，单股合金焊丝的中心线与碳钢钢带的中心线重合；所述碳钢钢带的化学组分是：C为0.03～0.05wt％，Si为0.05～0.08wt％，Mn为0.5～0.8wt％，P≤0.005wt％，S≤0.005wt％，余量为Fe和不可避免的杂质；所述单股合金焊丝的化学组分是：C为0.3～0.6wt％，Si为0.05～0.2wt％，Mn为24～33wt％，P≤0.003wt％，S≤0.003wt％，Ni为4～7wt％，余量为Fe和不可避免的杂质；所述药芯粉的化学组分是：氟化钡为40～50wt％，金红石为10～17wt％，铝粉为4～7wt％，氟铝酸钠为2～...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟庆润，王红鸿，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：