一种25%Mn钢仰焊专用高锰焊条制造技术

本发明专利技术公开了一种25％Mn钢仰焊专用高锰焊条。其技术方案是：所述高锰焊条是由60～66wt％的高锰合金焊芯和34～40wt％的药皮组成。所述高锰合金焊芯的化学组分是：C为0.27～0.57wt％；Mn为22.5～30.5wt％；Si为0.15～0.33wt％；Ni为4.5～6.5wt％；P≤0.003wt％；S≤0.001wt％；余量为Fe和不可避免的杂质。所述药皮的化学组分是：大理石为30～45wt％；萤石20～25wt％；金红石5～10wt％；钾冰晶石5～10wt％；稀士氧化物1～3wt％；纯碱1～2wt％；余量为Fe和不可避免的杂质。本发明专利技术用于超低温高锰钢所形成的仰焊焊缝气孔率低，仰焊焊缝的焊接性能好、安全性高和工作寿命长，尤其适用于超低温高锰钢储罐的仰焊焊接。超低温高锰钢储罐的仰焊焊接。

【技术实现步骤摘要】
一种25%Mn钢仰焊专用高锰焊条


[0001]本专利技术属于高锰焊条
具体涉及一种25％Mn钢仰焊专用高锰焊条。

技术介绍

[0002]25％Mn钢即为超低温高锰钢，具有稳定的奥氏体组织，其延伸率、超低温 (
‑
196℃)等综合性能优异，同时焊接性更优且综合成本低，目前已成为替代 9％Ni钢首选材料，具有较好的市场前景。所述超低温高锰钢的化学组分是：C 为0.40～0.50wt％，Si为0.10～0.20wt％，Mn为20～28wt％，N为0.01～0.08wt％，P为≤0.005wt％，S为≤0.003wt％。所述超低温高锰钢力学性能是：抗拉强度≥400MPa，屈服强度≥560MPa，延伸率≥25％；
‑
196℃时冲击功≥54J。
[0003]用超低温高锰钢制造LNG等贮存运输容器时，仰焊位置主要采用焊条焊接，而焊条的仰焊焊缝气孔问题是在焊接过程中的主要缺陷，仰焊焊缝中由于气孔的残留，会减少焊缝金属的有效截面积，从而使得焊接接头的强度降低，特别是密集气孔会使仰焊焊缝不致密，降低仰焊焊缝的塑性和韧性，威胁结构安全。焊接气孔是焊接时的熔池中气体在凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴，根据其产生部位可分为内部气孔和表面气孔，超低温高锰钢的仰焊焊缝气孔主要为内部气孔。
[0004]目前，针对超低温高锰钢的焊接问题，本领域技术人员进行了如下技术开发和研究：如《一种可交直两用高锰奥氏体超低温焊条》(CN111618480A)专利技术、《一种可交直两用高锰奥氏体超低温焊条》(CN111618480B)专利技术和《一种用于超低温高锰钢的手工电弧焊焊条》(CN112894197A)专利技术，上述专利技术均提供的是超低温高锰钢用电焊条技术，但只解决的是焊缝强韧性方面，均未提出解决仰焊焊缝气孔问题的办法；而《一种仰焊专用9％Ni钢配套镍基》(CN111590240AC)专利技术，该技术虽解决了超低温9％Ni钢仰焊问题，但未解决超低温高锰钢的仰焊焊缝气孔问题，因此，超低温高锰钢的仰焊焊缝气孔问题已经成为限制该型号钢种应用的瓶颈。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在克服现有技术不足，目的是提供一种25％Mn钢仰焊专用高锰焊条，该高锰焊条用于超低温高锰钢所形成的仰焊焊缝气孔率低，仰焊焊缝的焊接性能好、安全性高和工作寿命长，尤其适用于超低温高锰钢储罐的仰焊焊接。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：所述25％Mn钢仰焊专用高锰焊条是由60～66wt％的高锰合金焊芯和34～40wt％的药皮组成。
[0007]所述高锰合金焊芯的化学组分是：C为0.27～0.57wt％；Mn为22.5～30.5wt％； Si为0.15～0.33wt％；Ni为4.5～6.5wt％；P≤0.003wt％；S≤0.001wt％；余量为Fe和不可避免的杂质。
[0008]所述药皮的化学组分是：大理石为30～45wt％；萤石20～25wt％；金红石 5～10wt％；钾冰晶石5～10wt％；稀士氧化物1～3wt％；纯碱1～2wt％；余量为Fe和不可避免的
杂质。
[0009]所述25％Mn钢仰焊专用高锰焊条的制备方法是：
[0010]先按所述药皮的化学组分配料，混合均匀，再加入占所述药皮20～30wt％的钾钠水玻璃，混合均匀，得到药皮粉末；然后将所述药皮粉末用油压式焊条涂粉机均匀涂覆于高锰合金焊芯的表面，即得高锰焊条半成品；最后将所述高锰焊条半成品于65～75℃条件下烘焙20～28h，再于400～450℃条件下烘焙0.5～1.5h，制得25％Mn钢仰焊专用高锰焊条。
[0011]所述钾钠水玻璃：模数为2.75～3.15；浓度为35～42Be。
[0012]所述大理石的CaCO3含量≥98wt％；大理石的粒度为0.15～0.20mm。
[0013]所述萤石的CaF2含量≥98wt％；萤石的粒度为0.15～0.25mm。
[0014]所述金红石的TiO2含量≥97wt％；金红石的粒度为0.15～0.25mm。
[0015]所述钾冰晶石的K3AlF6含量≥98wt％；钾冰晶石的粒度为0.15～0.20mm。
[0016]所述稀士氧化物的RE含量≥90wt％；稀士氧化物的粒度为0.1～0.20mm。
[0017]所述纯碱的Na2CO3含量≥99wt％；纯碱的粒度为0.15～0.20mm。
[0018]所述油压式焊条涂粉机的工作压强为12～15Mpa。
[0019]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：
[0020]本专利技术的药皮通过添加大理石和萤石等造气矿物质，提高25％Mn钢仰焊专用高锰焊条(以下简称“焊条”)的气体吹力，一方面加强熔池保护防止空气侵入，另一方面加速熔池气体排出，解决由于仰焊位置保护不良造成的气孔问题，能明显降低仰焊焊缝气孔率。
[0021]在药皮组成方面，为避免药皮本身含结晶水等杂质所可能导致的气孔问题，严格控制所用原料的纯净度，并避免采用白云石、镁砂等含水矿物，从源头控制气孔率。
[0022]本专利技术采用的主要合金元素Mn的含量为20～28wt％，形成的焊缝金属与超低温高锰钢的锰含量相当，保证与母材基本相同成分体系，在形成焊接接头时，避免锰元素扩散所形成的熔合线附近微观组织与力学性能变化。
[0023]本专利技术中锰元素与碳元素是形成奥氏体化的主要元素，碳元素含量过低时，焊缝屈服强度不够，而碳元素含量过高时，又会在焊缝中产生粗大的碳化物影响韧性。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，本专利技术采用的锰元素价格低廉，形成高锰合金系，因而高锰合金焊芯中含C为0.27～0.57wt％、含Mn为22.5～30.5wt％，保证奥氏体组织，获得良好超低温强韧性，又降低成本。
[0024]本专利技术中形成奥氏体的另外一个元素是镍元素，含量过高会使得成本增加，含量过低会影响奥氏体化稳定性。因而，本专利技术高锰合金焊芯中Ni为4.5～6.5wt％，既保证全奥氏体组织的形成，获得良好超低温韧性，同时，也保证较低的生产成本。
[0025]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，故本专利技术严格控制硫、磷元素的含量：P≤0.003wt％和S≤0.001wt％。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。
[0026]本专利技术添加大理石、萤石有形成渣气联合保护的作用。大理石的主要作用为造渣和造气，分解产生的CaO是碱性氧化物能调节熔渣物理性能，分解产生的二氧化碳气体可增加吹力保护熔池。当大理石含量较低时，药皮的造气和造渣能力下降，对焊缝的保护作用降低，造成焊缝力学性能的下降和气孔率升高；如果大理石的含量过高，药皮造气量过大，电弧稳定性下降，飞溅增大，焊渣熔点升高，焊缝成型粗糙，因而，本专利技术中大理石的含量控制
在30～45％，保证较好力学性能和合格的仰焊位置焊缝气孔率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种25％Mn钢仰焊专用高锰焊条，其特征在于，所述25％Mn钢仰焊专用高锰焊条是由60～66wt％的高锰合金焊芯和34～40wt％的药皮组成；所述高锰合金焊芯的化学组分是：C为0.27～0.57wt％，Mn为22.5～30.5wt％，Si为0.15～0.33wt％，Ni为4.5～6.5wt％，P≤0.003wt％，S≤0.001wt％，余量为Fe和不可避免的杂质；所述药皮的化学组分是：大理石为30～45wt％，萤石为20～25wt％，金红石为5～10wt％，钾冰晶石为5～10wt％，稀士氧化物为1～3wt％，纯碱为1～2wt％，余量为Fe和不可避免的杂质；所述25％Mn钢仰焊专用高锰焊条的制备方法是：先按所述药皮的化学组分配料，混合均匀，再加入占所述药皮20～30wt％的钾钠水玻璃，混合均匀，得到药皮粉末；然后将所述药皮粉末用油压式焊条涂粉机均匀涂覆于高锰合金焊芯的表面，即得高锰焊条半成品；最后将所述高锰焊条半成品于65～75℃条件下烘焙20～28h，再于400～450℃条件下烘焙0.5～1.5h，制得25％Mn钢仰焊专用高锰焊条；所述钾钠水玻璃：模数为2.75～3.1...

【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：