[发明专利]一种适用于超低温高锰钢的高效埋弧焊金属粉芯药芯焊丝

说明书

本发明公开了一种用于超低温高锰钢的高效埋弧焊金属粉芯药芯焊丝，该高效埋弧焊金属粉芯药芯焊丝由钢带和金属粉药芯组成，其钢带的化学组分是：C为0.20~0.23wt%，Si为0.03~0.05wt%，Mn为6~8wt%，P≤0.002wt%，S≤0.001wt%，余量为Fe和不可避免的杂质；其金属粉芯的化学组分是：电解锰为18~20wt%，锰硅合金为3~4wt%，镍粉为8~10wt%，低碳铬铁为6~8wt%，钨粉为4~6wt%，钾长石为2.0~3.0%wt%，余量为铁粉，组分总含量为100%，本发明能满足对所焊接的LNG贮罐的强度和超低温韧性的技术要求。

技术领域

本发明涉及一种适用于超低温高锰钢的高效埋弧焊金属粉芯药芯焊丝。

背景技术

随着我国实施海洋战略和新能源战略，开发和应用液化石油气（LPG）和液化天然气（LNG），液化石油气（LPG）和液化天然气（LNG）贮存和运输容器用钢的需求量将会越来越大。目前用于LNG贮罐的低温钢的工作温度为-196℃，商业用为9Ni钢，钢板价格昂贵。为节省Ni资源、降低钢铁材料的成本以及能源贮存和运输成本，采用低廉的其它元素来制备超低温用钢已成为趋势。因锰元素具有与镍元素相同的冶金物理性能，且价格低廉，超低温高锰钢已成为替代9Ni钢的首选材料，具有较大的市场前景。

超低温高锰钢在制造LNG等贮存运输容器时，焊接工艺仍是主要的连接方法，其中，埋弧焊方法是常用的焊接方法，需要相配套的焊丝。埋弧焊分为两种：实芯焊丝和金属粉芯药芯焊丝，金属粉芯药芯焊丝具有比实芯焊丝更高的焊接效率。目前，市场未见到适用于超低温高锰钢的埋弧焊用金属粉芯药芯焊丝，这将是实现高效率焊接超低温高锰钢的瓶颈之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提供一种适用于超低温高锰钢的高效埋弧焊金属粉芯药芯焊丝，该高效埋弧焊实芯焊丝形成的焊缝金属低温韧性优良，强度与超低温高锰钢相匹配，能满足对所焊接的LNG贮罐的强度和超低温韧性的技术要求。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：一种用于超低温高锰钢的高效埋弧焊金属粉芯药芯焊丝，该高效埋弧焊金属粉芯药芯焊丝由钢带和金属粉芯组成，其钢带的化学组分是：C为0.20~0.23wt%，Si为0.03~0.05wt%，Mn为6~8wt%，P≤0.002wt%，S≤0.001wt%，余量为Fe和不可避免的杂质；

其金属粉芯的化学组分是：电解锰为18~20wt%，锰硅合金为3~4wt%，镍粉为8~10wt%，低碳铬铁为6~8wt%，钨粉为4~6wt%，钾长石为2.0~3.0%wt%，余量为铁粉，组分总含量为100%。

本发明还提供一种用于超低温高锰钢的高效埋弧焊金属粉芯药芯焊丝制备方法，具体包括以下步骤：

S1：按照上述金属粉药芯各组分按其百分比量进行混合；

S2：将钢带滚卷成U型断面，把S1混合的金属粉药芯填充入U型金属槽中，钢带再次滚卷以对接0型封口方式进行密封，填充原料紧紧的滚压在管型焊丝内；

S3：卷成管型的焊丝再经过拉拔形成金属粉芯药芯焊丝。

本发明金属粉芯药芯焊丝均通过全自动埋弧焊焊接方法用于超低温高锰钢焊接，全自动埋弧焊焊接时采用匹配焊剂型号为INCOFLUX9，其焊接工艺参数如下：焊前不预热，层间温度≤150℃，焊接电流为440~450A，电弧电压为28~30V，焊接速度为35~36cm/min，焊接热输入为20~22kJ/cm；

本发明焊接的超低温钢的力学性能是：抗拉强度为≥400MPa，屈服强度为≥560MPa，延伸率A=40%；-20196℃时冲击功Akv≥54J。

本发明进一步限定方案：