[发明专利]具有无缝焊芯的高锰奥氏体低温钢用电焊条及制备方法

说明书

具有无缝焊芯的高锰奥氏体低温钢用电焊条及制备方法，按重量比称取药芯中各组分：金属锰粉90~96%，石墨1~3%，碳酸钾1~3%，钛酸钾0~2%，其余为还原铁粉，先将碳酸钾和钛酸钾高温烘焙除去水分，与药芯中的其他组分进行混粉，保温制得药芯粉；称取药皮中各组分：大理石27~33%，碳酸钡4~11%，萤石20~24%，金红石1~3%，氧化铝3~7%，石英1~3%，脱水云母1~3%，CMC 1~2%，45#硅铁7~12%，金属镍粉3~8%，金属铬粉5~10%，金属钼粉3~8%，氮化铬铁0~1%，混合搅拌均匀，得干粉，再向干粉中加入纯钠水玻璃混合搅拌；将低碳钢钢带表皮压制成U型，添加药芯粉制成药芯焊丝毛坯，拉拔减径制出无缝焊芯，并与药皮制成电焊条；本发明制备的焊条电阻小、焊接工艺性好、电弧稳定、易脱渣、无气孔、耐吸潮、低温韧性好。

技术领域

本发明涉及焊接材料技术领域，具体涉及一种具有无缝焊芯的高锰奥氏体低温钢用电焊条及制备方法，适用于高锰奥氏体低温钢天然气储罐的焊接。

背景技术

随着全球经济的快速发展和各国对环保的重视，使得天然气（LNG）需求量与日俱增，我国是能源消耗大国，随着我国经济社会的发展，能源领域的供求矛盾日益凸显。为了推进我国与相关国家的能源和矿产资源合作，保障国家能源安全和维护国内船东利益，扩大自建LNG船队规模迫在眉睫。船用LNG储罐低温材料是LNG船建造的核心技术之一，传统LNG储罐建造材料有奥氏体不锈钢、镍基合金、铝合金和9Ni钢等，其中9Ni钢应用范围最广，但其价格高昂，LNG储罐建造成本居高不下。高锰奥氏体低温钢低温性能优良、价格实惠，可以大大降低LNG储罐建造成本，为此各国相继展开了高锰奥氏体低温钢应用的研制。

韩国浦项公司首先成功开发出用于LNG储罐的新型高锰奥氏体低温钢，国内舞阳钢铁有限责任公司、南京钢铁股份公司也先后研制出低温性能良好的高锰奥氏体钢，与此同时，配套的高锰奥氏体低温钢焊接材料的研究也被各研究机构提上日程，其中手工电焊条适合全位置焊接，在LNG储罐建造中占有重要的地位。目前也有关于高锰钢焊条的研究，但其采用的焊芯均为冶炼的合金钢实心焊芯，电阻大，焊条在使用过程中易发红、药皮脱落，导致焊接工艺性较差而且焊条利用率低；或者使用的焊芯为低碳钢焊芯，主要通过药皮向焊缝中过渡合金，并且应用于母材为锰含量为11wt%~14wt%的铸钢；针对上述情况，本发明提出一种具有无缝焊芯的高锰奥氏体低温钢用电焊条及制备方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题的不足，本发明提出一种具有无缝焊芯的高锰奥氏体低温钢用电焊条及制备方法，制备的焊条具有电阻小、全位置焊接工艺性良好、电弧稳定、熔池清晰、易脱渣、无气孔、热裂纹敏感性低、耐吸潮、低温韧性好的优点。

本发明为解决上述技术问题的不足而采用的技术方案是：具有无缝焊芯的高锰奥氏体低温钢用电焊条，包括焊芯和药皮，所述焊芯包括药芯和表皮，所述药芯占所述焊芯总重的34~35%，所述药芯中的各组分按重量比包括：金属锰粉90~96%，石墨1~3%，碳酸钾1~3%，钛酸钾0~2%，其余为还原铁粉；

所述药皮中的各组分按重量比包括：大理石27~33%，碳酸钡4~11%，萤石20~24%，金红石1~3%，氧化铝3~7%，石英1~3%，脱水云母1~3%，CMC 1~2%，45#硅铁7~12%，金属镍粉3~8%，金属铬粉5~10%，金属钼粉3~8%，氮化铬铁0~1%。

作为优选方案，所述表皮为低碳钢钢带，所述低碳钢钢带中包括以下质量分数的化学成分：0.1~0.4%的Mn，C≤0.10%，Si≤0.020，S≤0.010，P≤0.010，O≤0.005，N≤0.005。