适用于-196℃工作温度的熔化极气体保护焊焊丝制造技术

技术编号:15796399 阅读:135 留言:0更新日期:2017-07-11 10:15
本发明专利技术涉及一种适用于‑196℃工作温度的熔化极气体保护焊焊丝。其技术方案是:所述熔化极气体保护焊焊丝的化学组分是:C为0.30~0.55wt%,Mn为24~26wt%,Ni为6.4~8.2wt%,W为2.5~4.0wt%,P≤0.002wt%,S≤0.001wt%,余量为Fe和不可避免的杂质。本发明专利技术制备成本低、合金成分体系简单;所形成的焊缝金属具有超低温高韧性的特点,强度与超低温高锰钢相匹配,焊接接头具有强度高和优良的超低温韧性的力学性能,能满足工作温度为‑196℃时所焊接的设备的强度和超低温韧性的技术要求。

The melting temperature for 196 degrees polar gas shielded arc welding wire

The present invention relates to a temperature of 196 DEG C GMAW welding wire. The technical scheme is that: the melting chemical group gas protection welding wire is: C 0.30~0.55wt%, Mn 24~26wt%, Ni 6.4~8.2wt%, W 2.5~4.0wt%, P = 0.002wt%, S = 0.001wt%, Fe and inevitable impurities allowance. The invention has low preparation cost, the composition of the alloy system is simple; weld metal which has the features of ultra low temperature and high toughness, strength matching with the ultra low temperature of high manganese steel with high strength and excellent low temperature toughness of the mechanical properties of welded joints, which can satisfy the requirements of welding for 196 DEG C working temperature of equipment the strength and toughness of ultra low temperature technique.

【技术实现步骤摘要】
适用于-196℃工作温度的熔化极气体保护焊焊丝
本专利技术属于熔化极气体保护焊焊丝
具体涉及一种适用于-196℃工作温度的熔化极气体保护焊焊丝。
技术介绍
适用于工作温度为-196℃的容器主要是指液化天然气(LNG)等贮存运输容器。现阶段,用于LNG贮罐的钢为商业用9Ni钢,由于镍含量高达9%,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,世界各国科研人员正在积极研制超低温高锰钢。在我国,一些高校与钢铁企业已率先联合开展了一些理论和实验研究,研发出适于实用的超低温高锰钢。超低温高锰钢在应用过程中,采用焊接工艺制造结构及设备时,熔化极气体保护焊方法是常用的焊接方法,需要相配套的焊丝。超低温高锰钢熔化极气体保护焊焊丝采用与9Ni钢相同的焊丝,9Ni钢工程应用最多的是镍基焊丝,当采用镍基焊丝时,存在两个问题:第一,焊丝中镍元素含量为50~60%,价格昂贵;第二,母材与焊丝的成分属于不同成分体系,差别较大,会引起焊接接头熔合线处元素扩散,组织与性能发生变化。
技术实现思路
本专利技术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适用于-196℃工作温度的熔化极气体保护焊焊丝,所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,能满足对所焊接的适用于-196℃工作温度的LNG贮罐的强度和超低温韧性的技术要求。为实现上述目的,本专利技术采用的技术方案是:所述适用于-196℃工作温度的熔化极气体保护焊焊丝的化学组分是:C为0.30~0.55wt%,Mn为24~26wt%,Ni为6.4~8.2wt%,W为2.5~4.0wt%,P≤0.002wt%,S≤0.001wt%,余量为Fe和不可避免的杂质。由于采用了上述技术方案,本专利技术与现有技术相比具有如下积极效果:本专利技术采用的合金元素含量价格低和合金成分体系简单,制备成本低。本专利技术采用的主要合金元素Mn的含量为24~26wt%,与母材的锰含量相当,保证了与母材基本相同的成分体系,在形成焊接接头时,由于不存在锰元素浓度梯度,避免了锰元素扩散所形成的熔合线附近组织与性能的变化。本专利技术中的锰元素与碳元素、镍元素同为奥氏体形成元素,共同作用在焊缝金属熔池凝固时,以奥氏体相为凝固初始相,且一直保持到室温,形成奥氏体组织的焊缝金属,故本专利技术采用碳元素含量为0.30~0.55wt%,镍元素含量为6.4~8.2wt%。本专利技术在以奥氏体相为主的焊缝金属凝固时,为降低凝固裂纹倾向,添加2.5~4.0wt%的钨元素,以减小凝固温度区间,从而有效地减少和避免了凝固裂纹的出现。此外,杂质元素硫与磷的存在,使焊缝金属产生液化裂纹与再热裂纹,故本专利技术严格控制硫、磷元素的含量:P≤0.002wt%和S≤0.001wt%。通过净化钢水,将焊丝的P和S含量降到最低,避免因P、S偏聚而产生热裂纹倾向。本专利技术采用的化学成分体系,使焊缝金属组织为全奥氏体,不仅保证了焊缝金属有优良的超低温韧性和有足够的强度,且降低了凝固温度范围,避免凝固裂纹的出现,同时减少或防止液化裂纹及再热裂纹的产生。本专利技术所制备的熔化极气体保护焊实芯焊丝用于-196℃工作温度的25Mn超低温钢的焊接,焊缝金属形成全奥氏体组织,不仅保证了优良的超低温韧性,-196℃时冲击功Akv为74~106J;亦保证了足够的强度:屈服强度为410~478MPa,抗拉强度为582~695MPa,延伸率A为38~42%,实现了-196℃工作温度时的超低温高锰钢的力学性能要求和超低温韧性的要求。因此,本专利技术制备成本低、合金成分体系简单;所形成的焊缝金属具有超低温高韧性的特点,强度与超低温高锰钢相匹配,焊接接头具有强度高和优良的超低温韧性的力学性能,能满足对所焊接的适用于-196℃工作温度的LNG贮罐的强度和超低温韧性的技术要求。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步描述,并非对本其保护范围的限制。实施例1一种适用于-196℃工作温度的熔化极气体保护焊焊丝(以下简称熔化极气体保护焊焊丝)。所述熔化极气体保护焊焊丝的化学组分是:C为0.30~0.38wt%,Mn为25.3~26.0wt%,Ni为6.4~7.0wt%,W为2.5~3.0wt%,P≤0.002wt%,S≤0.001wt%,余量为Fe和不可避免的杂质。所述熔化极气体保护焊焊丝,直径为Φ1.2mm,采用熔化极气体保护焊焊接方法,焊接16mm厚的25Mn超低温钢。所述25Mn超低温钢的化学组分是:C为≤0.40~0.50wt%,Si为0.10~0.20wt%,Mn为20~28wt%,N为0.01~0.08wt%,P为≤0.005wt%,S为≤0.003wt%。所述25Mn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%;-196℃时冲击功Akv≥54J。所述25Mn超低温钢的试板坡口型式为X型,单侧坡口角度为30°。本实施例采用保护气体为混合气体:80vol%氩气+20vol%CO2,氩气流量为15~20L/min。本实施例中:焊接电流为230~250A,电弧电压为28~30V,焊接速度为24~26cm/min,焊接线能量为16~18kJ/cm。对本实施例焊后的焊缝金属显微组织及力学性能进行检测分析:焊缝金属为全奥氏体组织;没有凝固裂纹及再热裂纹产生;焊缝金属的屈服强度为445~456MPa,抗拉强度为625~663MPa,伸长率A=39~41%,-196℃时冲击功平均值Akv=82~95J。本实施例实验结果表明:采用本实施例制备的适用于-196℃工作温度的熔化极气体保护焊焊丝,经熔化极气体保护焊焊接后,焊缝金属的力学性能完全满足25Mn超低温钢的技术要求,焊接接头满足-196℃工作温度的LNG贮罐的技术要求。实施例2一种适用于-196℃工作温度的熔化极气体保护焊焊丝。除下述外,其余同实施例1:所述熔化极气体保护焊焊丝的化学组分是:C为0.38~0.45wt%,Mn为24.7~25.3wt%,Ni为7.0~7.6wt%,W为3.0~3.5wt%,P≤0.002wt%,S≤0.001wt%,余量为Fe和不可避免的杂质。所述熔化极气体保护焊焊丝的直径为Φ1.2mm。对本实施例焊后的焊缝金属显微组织及力学性能进行检测分析:焊缝金属为全奥氏体组织;没有凝固裂纹及再热裂纹产生;焊缝金属的屈服强度为456~478MPa,抗拉强度为663~695MPa,伸长率A=38~39%,-196℃时冲击功平均值Akv=74~82J。实施例3一种适用于-196℃工作温度的熔化极气体保护焊焊丝。除下述外,其余同实施例1:所述熔化极气体保护焊焊丝的化学组分是:C为0.45~0.55wt%,Mn为24.0~24.7wt%,Ni为7.6~8.2wt%,W为3.5~4.0wt%,P≤0.002wt%,S≤0.001wt%,余量为Fe和不可避免的杂质。本实施例所述熔化极气体保护焊焊丝的直径为Φ1.2mm。对本实施例焊后的焊缝金属显微组织及力学性能进行检测分析:焊缝金属为全奥氏体组织;没有凝固裂纹及再热裂纹产生;焊缝金属的屈服强度为410~425MPa,抗拉强度为582~625MPa,伸长率A=41~42%,-196℃时冲击功平均值Akv=95~1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于‑196℃工作温度的熔化极气体保护焊焊丝,其特征在于所述熔化极气体保护焊焊丝的化学组分是:C为0.30~0.55wt%,Mn为24~26wt%,Ni为6.4~8.2wt%,W为2.5~4.0wt%,P≤0.002wt%,S≤0.001wt%,余量为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种适用于-196℃工作温度的熔化极气体保护焊焊丝,其特征在于所述熔化极气体保护焊焊丝的化学组分是:C为0.30~0.55wt%,Mn为2...

【专利技术属性】
技术研发人员:王红鸿罗强覃展鹏童志万响亮吴开明
申请(专利权)人:武汉科技大学
类型:发明
国别省市:湖北,42

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