【技术实现步骤摘要】
本专利技术lng船舶低温管系高效焊建造领域，具体涉及一种lng船舶低温管高效焊接用316l系药芯焊丝和焊接方法。
技术介绍
1、lng作为新型绿色能源，在-196℃下进行储存，压缩率可高达600倍，具有调整能源结构的价值。低温管属于lng储运系统的核心部件，广泛应用于装卸、蒸发气的处理以及为船舶动力装置等方面，低温管设计温度为-196℃，设计压力为1mpa，常用材料为奥氏体不锈钢，对材料性能有极高的要求，必须保证高低温韧性、高可焊接性、高耐腐蚀性。在重要结构部件焊接时，为保证质量常采用tig焊接方法，但是受限于焊接方法特性，具有严重的效率过低问题，严重影响lng船体建造进度。为解决该问题，从工艺方法以及工艺材料两方面出发，研究高效的半自动、自动焊接技术fcaw，有望大幅提高焊接效率，研究与之匹配的高性能药芯焊丝，有望突破常规fcaw在低温管奥氏体不锈钢焊接过程中的存在的性能不足问题。
2、fcaw使用的药芯焊丝焊接，具有高熔敷效率、低飞溅、成型美观和广泛的焊接电流、电压适应性等优势，在lng行业具有美好的应用前景，开展用于lng低温管系高效焊接fcaw的316l焊丝研究，突破高效焊接技术，提高lng船舶建造质量以及建造效率具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有lng船舶低温管系焊接用316l焊丝焊接效率低以及焊接接头-196℃下低温冲击性能不高的技术问题，而提供了一种lng船舶低温管高效焊接用316l系药芯焊丝和焊接方法。
2、本专
3、进一步限定，所述药芯焊丝熔敷金属中cr：17.2％～17.8％，ni：12.5％～13％，且cr/ni比为1.36，所述药芯焊丝熔敷金属中si：0.5％～0.6％，mn：1.2％～1.45％，且mn/si比为2.67。
4、进一步限定，所述药芯焊丝熔敷金属中mo：2.2％～2.4％，所述药芯焊丝熔敷金属中c：0.017％～0.02％。
5、更进一步限定，熔敷金属的化学成分按重量百分比为：c：0.017％～0.02％、si：0.5％～0.6％、mn：1.2％～1.45％、cr：17.2％～17.8％、ni：12.5％～13％、mo：2.2％～2.4％、cu<0.1％，且cr/ni比为1.36，mn/si比为2.67，余量为fe及不可避免的杂质。
6、进一步限定，所述药芯外皮为304l不锈钢。
7、进一步限定，不可避免的杂质包括：p≤0.03％，s≤0.02％，ti<0.04％、al<0.02％、nb<0.03％。
8、本专利技术的目的之二在于提供一种上述药芯焊丝配套的焊接方法，所述方法：
9、焊接电流为220～230a，焊接电压为29～30v，焊接速度为3～4mm/s，焊接热输入为12～20kj/cm。
10、进一步限定，焊接电流为225.5a，焊接电压为29.3v，焊接速度为3.3mm/s，焊接热输入为20.0kj/cm，层间温度控制在140℃。
11、本专利技术的目的之三在于提供一种在上述焊接方法下得到的上述药芯焊丝的熔敷金属，所述熔敷金属-196℃下屈服强度≥500mpa，抗拉强度≥1100mpa，伸长率≥25％，-196℃夏比v型坡口平均冲击功≥46j。
12、本专利技术的目的之四在于提供一种上述药芯焊丝及配套焊接工艺方法在lng船舶低温管系316l奥氏体不锈钢焊接中的应用。
13、本专利技术的目的之五在于提供一种上述应用获得的焊缝，焊缝中心、焊缝与母材交界处、交界处外2mm、交界处外5mm在-196℃夏比v型坡口平均冲击功分别为≥40j、≥65j、≥135j、≥220j。
14、进一步限定，焊缝中心铁素体含量为2～3.5％。
15、本专利技术与现有技术相比具有的显著效果：
16、本专利技术通过对316l药芯焊丝熔敷金属各种元素成分及配套的焊接工艺中焊接热输入的综合调控，对焊接接头性能及组织构成进行优化，获得了优异低温冲击韧性和低温强度。具体优点如下：
17、(1)不锈钢的热裂纹敏感性高，受杂质偏聚影响较高，为限制杂质含量，焊丝中p≤0.03％，s≤0.02％，较低的s、p含量可有效防止形成低熔点共晶物，防止热裂纹的产生。同时净化焊缝，防止脆硬相产生，保证材料的塑韧性。
18、焊缝中需保证一定量的铁素体，含量在3％作用最佳，铁素体在非金属夹杂物非均匀形核，减少s、p偏析在晶界，其连锁结构可以阻碍裂纹扩展，提高韧性。
19、熔敷金属中需控制c含量，焊丝中c元素的最佳推荐范围为：c：0.017％～0.02％，主要是因为c含量对组织的塑韧性影响较大，较低c可以有效防止不锈钢中的c与晶界的cr元素过度结合，形成贫cr效应，降低不锈钢的抗腐蚀能力。而适量的c可以稳定奥氏体，保证塑韧性，防止冷裂纹。
20、熔敷金属中适量提高mn含量，焊丝中mn元素最佳范围为mn：1.2％～1.45％，mn是奥氏体的稳定化元素，有效保证材料的塑韧性，同时可作为奥氏体不锈钢中的脱氧剂和脱硫剂，转变小颗粒，促进形核，净化焊缝。但较多的mn容易生成较多的氧化锰，夹杂在焊缝中。
21、熔敷金属中适量降低si含量，焊丝中最佳si元素最佳范围为si：0.5％～0.6％，si元素与mn元素联合脱氧，净化焊缝，同时可提高加工性能与耐酸蚀性能。但是si容易造成低熔点物质偏析，对焊缝的冲击性能影响较大，不宜过高，最佳mn/si比为2.67。
22、熔敷金属中适量提高ni含量，焊丝中最佳ni元素最佳范围为ni：12.5％～13％，ni是奥氏体化元素，可以改善可塑性，焊接性，低温韧性，是耐低温的核心元素，同时具有抗腐蚀能力。
23、熔敷金属中适量限制cr含量，焊丝中最佳cr元素最佳范围为cr：17.2％～17.8％，cr主要可以提高不锈钢对氧化性酸的耐蚀能力，提高耐磨能力，提高焊缝金属强度硬度，但cr是铁素体化元素，对组织相变影响较大，降低材料的塑韧性，应当限制。
24、熔敷金属中适量控制cr/ni当量，不锈钢中组织凝固转变非常复杂，主要受cr，ni元素影响，焊丝中最佳cr/ni比最佳范围为1.36，为af凝固模式af凝固模式下焊缝金属不仅具有极优的低温冲击韧性，还具有较高的强度和塑性，符合本专利技术要点。
25、(2)本专利技术的316l药芯焊丝及配套的焊接方法适用fcaw焊接技术，焊接工艺适应范围大，焊接质量高，熔敷金属性能优异，对冲击性能具有显著提升，-196℃夏比v型坡口平本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种LNG船舶低温管高效焊接用316L系药芯焊丝，其特征在于，在焊接热输入为12～20kJ/cm下的熔敷金属的化学成分按重量百分比为：C：0.017％～0.04％、Si：0.4％～1％、Mn：1％～1.5％、Cr：17％～19％、Ni：11％～13％、Mo：2％～2.5％、Cu<0.1％，余量为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的药芯焊丝，其特征在于，熔敷金属中Cr：17.2％～17.8％，Ni：12.5％～13％，且Cr/Ni比为1.36，Si：0.5％～0.6％，Mn：1.2％～1.45％，且Mn/Si比为2.67。
3.根据权利要求2所述的药芯焊丝，其特征在于，熔敷金属中Mo：2.2％～2.4％，C：0.017％～0.02％。
4.根据权利要求3所述的药芯焊丝，其特征在于，外皮为304L不锈钢。
5.与权利要求1-4任一项所述的药芯焊丝配套的焊接方法，其特征在于，所述方法：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，焊接电流为225.5A，焊接电压为29.3V，焊接速度为3.3mm/s，焊接热
7.在权利要求6所述的方法下得到的权利要求4所述的药芯焊丝的熔敷金属，其特征在于，所述熔敷金属-196℃下屈服强度≥500MPa，抗拉强度≥1100MPa，伸长率≥25％，-196℃夏比V型坡口平均冲击功≥46J。
8.权利要求4所述的药芯焊丝及与之配套使用的权利要求6所述的方法在LNG船舶低温管系316L奥氏体不锈钢焊接中的应用。
9.权利要求8所述的应用获得的焊缝，其特征在于，焊缝中心、焊缝与母材交界处、交界处外2mm、交界处外5mm在-196℃夏比V型坡口平均冲击功分别为≥40J、≥65J、≥135J、≥220J。
10.根据权利要求9所述的焊缝，其特征在于，焊缝中心铁素体含量为2～3.5％。
...【技术特征摘要】
1.一种lng船舶低温管高效焊接用316l系药芯焊丝，其特征在于，在焊接热输入为12～20kj/cm下的熔敷金属的化学成分按重量百分比为：c：0.017％～0.04％、si：0.4％～1％、mn：1％～1.5％、cr：17％～19％、ni：11％～13％、mo：2％～2.5％、cu<0.1％，余量为fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的药芯焊丝，其特征在于，熔敷金属中cr：17.2％～17.8％，ni：12.5％～13％，且cr/ni比为1.36，si：0.5％～0.6％，mn：1.2％～1.45％，且mn/si比为2.67。
3.根据权利要求2所述的药芯焊丝，其特征在于，熔敷金属中mo：2.2％～2.4％，c：0.017％～0.02％。
4.根据权利要求3所述的药芯焊丝，其特征在于，外皮为304l不锈钢。
5.与权利要求1-4任一项所述的药芯焊丝配套的焊接方法，其特征在于，...
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