[发明专利]一种焊接LNG船储罐用9Ni钢的新渣系电焊条

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍基焊接材料，特别是一种适于焊接LNG船储罐用9Ni钢（亦称9%Ni钢）的新渣系镍基电焊条。

背景技术

LNG（Liquefied Natural gas，液化天然气）船是指将LNG从液化厂运往接收站的专用船舶。由于LNG是被降温到-163℃液体状态的天然气，因此LNG船在运输过程中必须将其保持在-163℃。因而工作环境要求制造LNG船的材料具有较好的低温韧性以及在低温环境中具有较好的强度。

镍系低温用钢中9Ni钢作为唯一可在-196℃低温条件下服役的中合金低碳马氏体型低温钢，在-196℃低温条件下其冲击吸收功可达200～300J，是深冷条件下韧性最好的材料，其优良的低温韧性、较高的强度、较好的抗疲劳性能、较好的耐腐蚀性能、热膨胀率小、能够制造出大尺寸钢板和优良的焊接性等优异性能，使其已成为制造大型LNG贮罐最关键的材料之一。9Ni钢的化学成分为：Ni：8.5～9.5%，C：0.0005～0.012%，Si：0.05～0.4%，Mn：0.30～0.80%，S≤0.005%，P≤0.008%，Mo：0.05～0.013%，V≤0.01%；力学性能为：抗拉强度Rm：680～820MPa，屈服强度ReH≥570MPa，伸长率A≥20%，冲击值在-196℃时≥100J。目前9Ni钢已经广泛应用于低温深冷设备，但是目前与9Ni钢焊接相匹配的焊接材料较少，这极大的限制了9Ni钢焊接技术的发展。

发明内容

本发明的目的是填补现有技术的空白，提供一种焊接LNG船储罐用9Ni钢的新渣系电焊条，以达到与焊接9Ni钢相匹配，并且使其熔敷金属在-196℃下具有与母材相匹配的低温冲击韧性、较高的抗拉强度和屈服强度，从而使得9Ni钢在LNG船储罐上应用时能够充分发挥母材本身的优良性能，同时焊条在焊接时电弧稳定、焊缝成形美观、飞溅小、脱渣好、可进行全位置操作，焊缝能够完全满足LNG船储罐的使用要求。

本发明的技术方案是：

一种焊接LNG船储罐用9Ni钢的新渣系电焊条，包括焊芯及裹覆于焊芯表面的药皮，所述焊芯的成分及其重量百分比含量为：C≤0.02%，S≤0.01%，P≤0.01%，Ni≥99.0%，其余元素含量≤0.50%，各成分总量为100%。

进一步地，所述的药皮中粉料的成分及其重量百分比含量为：大理石10～20%，金红石15～25%，萤石4～10%，钛白粉1～5%，钾冰晶粉1～5%，金属铬10～25%，金属锰3～10%，钼铁8～15%，钨铁1～5%，钛铁1～5%，铌铁5～10%，有机物0～3%，纯碱0～3%，各成分总量为100%；将各成分的粉料按照比例均匀混合，再加入占所述药皮总质量22%～30%的水玻璃均匀混合，然后送入压涂机内按照常规方法将其裹覆于所述焊芯上，最后经过低温烘焙以及高温烘焙后即成为所述电焊条。

进一步地，所述的药皮中各粉料的主要成分的质量百分比含量如下：大理石中CaCO₃含量≥96%，萤石中CaF₂含量≥96%，金红石中TiO₂含量≥96%，钛白粉中TiO₂含量≥99%，铌铁中Nb含量为50～65%，钨铁中W含量为70～80%，金属铬中Cr含量≥99%，金属锰中Mn含量≥99%，钼铁中Mo含量为55～65%，钛铁中Ti含量为25～35%，钾冰晶粉中F含量≥54%且K含量≥15%。

进一步地，所述的水玻璃为钠水玻璃、钾水玻璃或者钾钠水玻璃，其波美浓度为41°～43°之间。

进一步地，所述的低温烘焙的温度为100～150℃；高温烘焙的温度为200～300℃。

本发明的药皮原材料中各成分的主要作用如下：

大理石：属于造渣、造气材料，大理石能增大熔渣碱度，增加了冶金去硫能力，降低了硅的渗入，增大了该渣系气保护的比例，有利于渣的物化性质的改善，有利于脱渣和渣的保护效果。

水玻璃：水玻璃只是作为粘结剂，由于含有Na所以还有稳弧作用，但是过多过浓会造成焊速慢、飞溅大，渣的粘度提高，影响机械性能，其次模数过高促使药皮快干性加强，使焊条药皮易偏心，用时经高温烘干后药皮强度亦会降低。

金红石：改善脱渣性，使电弧更加稳定；使焊缝成形美观、熔渣覆盖良好、减小飞溅。

有机物：少量有机物可以改善压涂性能。

钾冰晶粉：钾冰晶粉含有易电离元素K，使得电弧稳定；含有Al可以脱氧，减少氧元素进入焊缝；含有F可以去氢，减少焊缝的含氢量。