[发明专利]一种用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝

说明书

本发明涉及一种用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝。其技术方案是：所述用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝由65～70wt％的钢带和30～35wt％的药芯粉组成；所述钢带的化学组分是：C为0.10～0.20wt％，Si为0.01～0.05wt％，Mn为3～7wt％，Ni为3～8wt％，Cr为3～8wt％，P≤0.002wt％，S≤0.001wt％，余量为Fe和不可避免的杂质；所述药芯粉的化学组分是：氟化钡为38～42wt％，大理石为4～7wt％，铝粉为5～8wt％，高碳铬铁为2～6wt％，电解锰为34～37wt％，余量为Fe。本发明制备成本低和合金成分体系简单，能实现全位置焊接；所形成的焊缝金属成型良好和低温韧性优良，力学性能与超低温高锰钢相匹配，能满足工作温度为‑196℃时所焊接LNG贮罐的强度和超低温韧性的技术要求。

技术领域

本发明属于自保护药芯焊丝技术领域。具体涉及一种用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝。

背景技术

液化天然气(LNG)等贮存运输容器用钢通常在-196℃进行低温储存，现阶段商业用LNG贮罐的钢为9Ni钢，由于9％镍含量的钢板价格昂贵，在对LNG储运关键材料用钢要求安全性高的同时，亦要求降低建造成本，故实现减Ni化钢板的开发成为Ni系低温钢的一个重要发展方向，为此国内外相继开发出节镍型低温钢。近年来，为降低LNG储罐用钢的生产成本以及对高价镍元素的依赖度，高锰钢(Mn含量为24～26wt％)因其低廉的价格和优异的塑韧性而备受瞩目。相比目前常用镍合金，超低温高锰钢焊接性更优，且成本价格仅相当于镍合金钢的70～80％，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，手工电弧焊是国内采用的主要的连接方法，占到总连接工艺的90％以上，故手工电弧焊技术已受到本领域技术人员的关注。《适用于超低温高锰钢的手工电弧焊接用低氢型焊条》(201910008172.6)专利技术，虽制得超低温高锰钢用手工电弧焊焊条。但是由于手工电弧焊完全人工操作，焊接生产效率低，劳动强度大，焊接质量很大程度上受工人的技术和操作手法控制。此外，焊条使用前要经过烘干等工序，增加了工作程序和生产成本。

为弥补手工电弧焊技术的缺陷，可采用自保护药芯焊丝的高效焊接方法。自保护药芯焊丝不仅能实现全位置焊接，在操作灵活性方面与电焊条相当，更为重要的是，其焊接生产效率是焊条的5～10倍，另外，不需要额外的保护气体和焊剂，焊接设备简单。然而，目前没有技术能实现与超低温高锰钢相配套的自保护药芯焊丝。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种成本低和合金成分体系简单的用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝的制备方法；制备的用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝所形成的焊缝金属成型良好和低温韧性优良，力学性能与超低温高锰钢相匹配；不仅能用于全位置焊接，焊接效率高，且能满足工作温度为-196℃时所焊接LNG贮罐的强度和超低温韧性的技术要求。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝是由65～70wt％钢带与30～35wt％药芯粉芯组成。

所述钢带的化学组分是：C为0.10～0.20wt％；Si为0.01～0.05wt％；Mn为3～7wt％；Ni为3～8wt％；Cr为3～8wt％；P≤0.002wt％；S≤0.001wt％；余量为Fe和不可避免的杂质。

所述药芯粉的化学组分是：氟化钡为38～42wt％；大理石为4～7wt％；铝粉为5～8wt％；高碳铬铁为2～6wt％；电解锰为34～37wt％；余量为Fe。

所述用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝的制备方法是：将所述钢带轧制成U形管，再所述药芯粉加入U形管中；然后合缝，拉丝减径，收线，表面处理，层绕，制得用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝。

所述氟化钡的纯度≥99％；氟化钡的粒度为0.15～0.20mm。

所述大理石的纯度≥99％；大理石的粒度≤0.3mm。