[发明专利]高锰奥氏体低温钢埋弧横焊用实芯焊丝及其焊接工艺

说明书

本发明涉及一种高锰奥氏体低温钢埋弧横焊用实芯焊丝及其焊接工艺。其技术方案是：所述高锰奥氏体低温钢埋弧横焊用实芯焊丝的化学组分是：C为0.20～0.60wt％；Si为≤0.05wt％；Mn为20～32wt％；Ni为0.1～2wt％；Cr为0.1～1.8wt％；Cu为0.55～1.00wt％；W为0.5～1.9wt％；Mo为1.3～3.0wt％；Al为0.5～2wt％；Nb+V+Ti+B+RE为0～0.5wt％；P≤0.002wt％；S≤0.001wt％；余量为Fe和不可避免的杂质。高锰奥氏体低温钢埋弧横焊用实芯焊丝的焊接工艺依次为打底焊、填充焊和盖面焊。本发明用于横焊位置焊接，具有能全自动焊接、焊接效率高、无焊接烟尘、焊缝金属成型好和力学性能优良的特点；所形成的焊缝金属低温韧性优良以及强度与高锰奥氏体低温钢相匹配。

技术领域

本发明属于埋弧横焊用实芯焊丝技术领域。具体涉及一种高锰奥氏体低温钢埋弧横焊用实芯焊丝及其焊接工艺。

背景技术

近年来，随着液化天然气(简写为LNG，下同)清洁能源的快速发展，LNG储运装备(其服役温度为-196℃)呈现出前所未有的巨大需求。目前商业用LNG储罐用钢为9Ni钢，价格昂贵，因此，开发和研制新型低温钢成为世界各国的重要方向。锰含量为22～25％的高锰钢，以其与镍具有相同的物理冶金特点，通过添加其它合金元素，使高锰钢的层错能控制在22～24mJ/m²以上，在-196℃的超低温条件下其微观组织仍然为稳定的奥氏体，从而保证了超低温条件下的优良综合力学性能，高锰奥氏体低温钢与9Ni钢的力学性能相当，因而，高锰奥氏体低温钢成为未来极具竞争力的、替代9Ni钢用于LNG储运装备的新型低温钢铁材料。

与高锰奥氏体低温钢配套的焊接材料与焊接工艺是制备LNG储运装备的关键技术之一，决定着整个结构的完整性和运行的安全性。现有技术中：

《一种用于高锰奥氏体低温钢手工电弧焊接的低氢型焊条》(CN201910008172.6)专利技术，公开了一种与高锰低温钢配套的手工电焊条，该手工电焊条虽可实现全位置焊接，但全部采用人工操作，劳动强度大，劳动力成本高，焊接效率低；焊条的发尘量大，不利于焊工的身体健康。

《一种高锰超低温钢焊丝及其焊接工艺》(CN201710432013.X)专利技术、《用于超低温高锰钢焊接的钨极氩弧焊实芯焊丝》(CN201710194207.0)专利技术和《TUNGSTENINERT GAS WELDING MATERIAL FOR HIGH MANGANESE STEEL》(KR20140188144)专利技术，公开了三种与高锰奥氏体低温钢配套的钨极氩弧焊焊丝及焊接工艺，由于钨极氩弧焊采用钨极作为电极，通过钨极与焊接板接触产生电弧来熔化焊丝和钢板，只能人工操作，不能实现自动化，存在焊接效率低的问题。

《一种适用于高锰奥氏体低温钢的高效埋弧焊金属粉芯药芯焊丝》(CN201811602479.0)专利技术、《制备LNG贮罐的高锰钢用全自动埋弧焊实芯焊丝》(CN201710194206.6)专利技术、《一种25Mn奥氏体钢用金属粉芯埋弧焊丝焊剂组合》(CN202010599845.2)专利技术和《一种节镍型高锰低温钢用全自动埋弧焊实芯焊丝》(CN202010993137.7)专利技术，公开了用于高锰奥氏体低温钢焊接的全自动埋弧焊焊丝和焊剂，但埋弧焊只能实现平焊位置焊接。《HIGH STRENGTH WELDING JOINT HAVINGEXCELLENT IMPACT TOUGHNESS AT VERY LOW TEMPERATURE,AND FLUX-CORED ARC WELDINGWIRE THEREFOR》(US201816189232)专利技术和《一种超低温高锰钢用熔化极气体保护焊金属粉芯药芯焊丝》(CN201910008171.1)专利技术，公开了用于高锰低温钢的CO₂或CO₂+Ar混合气体保护的药芯焊丝和实芯焊丝，虽然可实现全位置高效率焊接，但是存在烟尘大、飞溅大、焊缝金属成型差和力学性能低等问题。