[发明专利]一种25Mn奥氏体钢用金属粉芯埋弧焊丝焊剂组合

说明书

本发明公开了一种25％锰奥氏体钢用金属粉芯埋弧焊丝焊剂组合，所述金属粉芯埋弧焊丝由钢带外皮和包覆在其中的焊药所制成，所述金属粉芯埋弧焊丝包括C、Cr、Mn、Si、Ni、Mo、P+S，稀有金属；焊剂包括金属氟化物、MgO、Al₂O₃、SiO₂、CaO、TiO₂、MnO。本发明金属粉芯焊丝和焊剂的组合，脱渣优良，成形美观，且与母材25％锰奥氏体低温钢焊接后的焊缝接头强度及低温冲击相匹配。

技术领域

本发明属于焊接材料领域，具体涉及一种25Mn奥氏体钢用 金属粉芯埋弧焊丝焊剂组合。

背景技术

近年来由于世界各地对于液态天然气(LNG)这种干净又高效 的替代能源需求增加，对于其运输及储存的研究及开发也日益完 善。包含铝合金、Invar、304不锈钢、9Ni钢，均被广泛地使用于 LNG的运输或储存中。由于相较于其他3种材料，9Ni钢的成本 相对较低且有较高的抗张强度，所以9Ni钢目前更多被使用在-196 ℃低温储罐。但为更进一步节省成本，开发高锰钢(25％锰奥氏体 低温用钢)为一种可行的替代方案。这是由于碳跟锰钢材都是奥氏 体的稳定元素，且形成的奥氏体高锰钢在-196℃储存温度下，能有 良好的冲击韧性及抗张强度。

镍基合金(Ni-Cr-Mo)焊材虽然可以用在高锰钢(25％锰奥氏体 低温用钢)焊接，但其成本较高。较好的替代方式是提供与母材成 分较接近的焊丝。

专利CN109530881A发明中，其碱性焊剂中是以成分MgO及 Al₂O₃为主，搭配支焊丝为13％Mn以上的实心焊丝。但焊剂中锰 含量比例上升后，其加工硬化的程度也越严重，不利于精拉工艺。

专利CN107186382A使用金属粉芯的生产工艺，也描述其形 成焊缝优良低温韧性，强度及塑性能与超低温高锰钢相匹配。但 其发明的焊接工艺为钨极氩弧焊，不能适用于埋弧焊接工艺。

埋弧焊接工艺是将产生电弧的焊丝埋在焊剂里，在焊接过程 中，焊丝、焊剂、及母材熔化形成熔池及保护渣。焊丝透过由焊 剂熔化形成的渣，隔绝保护熔池不受外在大气的污染，改善焊道 成形，排除可能的焊道缺陷。而焊道成分及机械性质，取决于焊 丝及焊剂成分。所以本发明将焊丝及焊剂组合，搭配25Mn奥氏 体钢，用埋弧工艺，使其焊接接头达到预期的焊道成形及机械性 能。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种25Mn奥氏体钢用金 属粉芯埋弧焊丝焊剂组合，适用于高锰钢(25％锰奥氏体低温用 钢)LNG储罐的埋弧工艺焊接，其焊接形成的接头焊缝满足LNG 储罐强度及低温冲击要求，且能够与母材良好匹配、节省成本。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：一种 25Mn奥氏体钢用金属粉芯埋弧焊丝焊剂组合，其中，所述金属粉 芯埋弧焊丝由钢带外皮和包覆在其中的焊药组成，所述金属粉芯 埋弧焊丝各组成占重量百分比如下C：0.45％-0.65％、Cr： 1.8％-2.3％、Mn：18.5％-19.5％、Si＜0.5％、Ni：4％-6％、Mo： 0.8％-1.2％、P+S＜0.010％，稀有金属0.05％-0.12％，余量为铁；按 重量百分比计，所述焊剂的组成如下：以F换算值计的金属氟化 物：15～30％、MgO：2～10％、Al₂O₃：7～20％、SiO₂：10～30％、CaO：20～45％、TiO₂：1.5％以下、MnO：0.5～3％，调配至总量100％。