极低温钢的焊接接头及用于制造该焊接接头的焊接材料制造技术

本发明专利技术提供一种在极低温环境下冲击韧性优异、在常温下屈服强度突出的极低温钢的焊接接头，而且，提供一种能够制造出所述焊接接头的助焊剂芯电弧焊接材料、埋弧焊接材料及气体金属电弧焊接材料。

【技术实现步骤摘要】
本申请要求2012年11月22日提交的韩国专利申请第10-2012-0133244号、2012年11月22日提交的韩国专利申请第10-2012-0133245号和2012年11月27日提交的韩国专利申请第10-2012-0135518号的优先权；本申请是申请日为2013年11月22日、申请号为201380060601.5且专利技术名称为“极低温钢的焊接接头及用于制造该焊接接头的焊接材料”的中国专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种极低温钢的焊接接头及用于制造该焊接接头的焊接材料。更为具体地，涉及助焊剂芯电弧焊焊接材料、埋弧焊焊接材料、气体金属电弧焊焊接材料及利用上述焊接材料制造的焊接接头。
技术介绍
由于最近对液化天然气(LNG)的需求暴增，用于运输、保管极低温LNG的运输设备及储存储罐的需求也随之暴增。运输或储存LNG的储罐必须具备在LNG温度即-165℃以下的温度下能够充分承受冲击的结构。为此，作为在极低温度下的冲击韧性高的材料，代表性的有Al、9％Ni钢、不锈钢(以下简称为STS)。但是，Al的抗张强度比较低，需使用厚的Al板，因此存在焊接性差的问题。而且，9％Ni钢存在焊接材料(合金625材料：含有50重量％以上的Ni、20重量％以上的Cr)价格高、焊接接头的屈服强度低的问题，而STS存在价格高、热变形率低及无法确保极低温度等问题。因此，需要开发一种与Ni的价格相比价格低廉、且能够确保焊接性能的作为奥氏体稳定性元素的用于极低温的高Mn基焊接接头。尤其，为了在-196℃以下的极低温度下确保焊接构造物的稳定性，必须确保具有27J以上的冲击韧性的焊接接头，而且为了制造结构体需要常温下的屈服强度为360Mpa以上的焊接接头。为此，目前使用Ni和Cr的含量高的材料(含有50重量％以上的Ni、20重量％以上的Cr)来形成焊接接头，但是目前还没有开发出少量含有高价合金的焊接材料，而且也没有利用这种材料的焊接接头。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的一个方面提供一种在极低温度环境下也能够保持韧性优异的奥氏体相的同时防止焊接时的高温龟裂，从而具有优异的低温冲击韧性及常温屈服强度的焊接接头。本专利技术的另一个方面提供一种能够制造所述焊接接头的焊接材料。但是，本专利技术要解决的技术问题并不限定于以上提及的技术问题，本领域的技术人员能够从以下记载的内容清楚地理解其他所要解决的技术问题。(二)技术方案本专利技术提供一种极低温钢的焊接接头，以重量％计，包括：C:0.05～1.30％；Si:0.2～1.8％；Mn:0.4～23％；Cr:0.01～12％；Ni:23～49％；Mo、Co及W元素中的一种以上元素:0.01～10％；Al：0.2％以下；Ti：0.9％以下；Nb和V元素中的一种以上元素：0.9％以下；S和P元素中的一种以上元素：0.035％以下；余量的Fe及其他不可避免的杂质。而且，本专利技术提供一种助焊剂芯电弧焊接材料，包括：芯和裹住所述芯的外皮，以重量％计，所述助焊剂芯电弧焊接材料包括：C:0.05～1.30％；Si:0.2～1.8％；Mn：0.5～25％；P和S元素中的一种以上元素：低于0.031％；Ni：25～50％；Al：1.5％以下；TiO2：3.5～15％；K、Na及Li元素中的一种以上元素：0.01～1.3％；Ti：2.4％以下；Mo、W及Co元素中的一种以上元素：0.001～10％；其余是Fe及其他不可避免的杂质，其中，所述外皮由Ni：35～46重量％、其他杂质：0.05重量％以下、余量的Fe组成。而且，本专利技术提供一种埋弧焊接材料及气体金属电弧焊接材料，包括：芯和裹住所述芯的外皮，以重量％计，所述焊接材料包括：C：0.05～1.20％；Si：0.3～1.2％；Mn：3～15％；P和S元素中的一种以上元素：0.03％以下；Ni：25～50％；Al：1.5％以下；余量的Fe及其他不可避免的杂质，其中，所述外皮由Ni：35～46重量％、其他杂质：0.0重量5％以下、余量的Fe组成。(三)有益效果根据本专利技术，可提供一种在极低温环境下冲击韧性优异、在常温下的屈服强度突出的焊接接头。而且，能够提供一种能够制造出所述焊接接头，且包含少量的高价合金，从而成本比较低的助焊剂芯电弧焊接材料、埋弧焊接材料及气体金属电弧焊接材料。附图说明图1是本专利技术的一个实施例的焊接材料的一副剖视图。图2是本专利技术的一个实施例的焊接材料的一副剖视图。图3是本专利技术的一个实施例的焊接材料的一副剖视图。具体实施方式一般，用在极低温度下的高Mn钢作为替代用于液化天然气储罐的9％镍钢、STS304钢等而添加了高Mn的钢，高Mn钢在极低温度下也会形成稳定的奥氏体组织，因此具有无需进行进一步的热处理等，焊接时在热影响区(HAZ)不发生韧性劣化的特性。本专利技术的极低温钢的焊接接头是能够通过对用于极低温用海洋结构物设备、能量设备、造船设备及压力容器等的极低温用高Mn钢进行埋弧、助焊剂芯电弧、气体金属电弧焊接(SAW，FCAW and GMAW)来得到，并且被设计成具有优异的低温冲击韧性。因此，通过控制成分来使其在极低温度环境下维持优异的奥氏体相的同时在焊接时防止高温龟裂，从而提供具有优异的低温冲击韧性及常温下的屈服强度的埋弧、助焊剂芯电弧及气体金属电弧焊接接头。而且，本专利技术的助焊剂芯电弧焊接材料、埋弧焊接材料及气体金属电弧焊接材料被设计成不仅能够将所述极低温用高Mn钢与另一种材料焊接，而且具有优异的低温冲击韧性。因此，通过控制成分使其在极低温环境下维持优异的奥氏体相的同时在焊接时防止高温龟裂，从而实现具有优异低温冲击韧性的全方位焊接。首先，对本专利技术的极低温钢的焊接接头进行详细的说明。本专利技术的一个方面的焊接接头，以重量％计，包括：C:0.05～1.30％；Si:0.2～1.8％；Mn:0.4～23％；Cr:0.01～12％；Ni:23～49％；Mo、Co、W元素中的一种以上元素:0.01～10％；Al：0.2％以下；Ti：0.9％以下；Nb、V元素中的一种以上元素：0.9％以下；S和P元素中的一种以上元素：0.035％以下；余量的Fe及其他不可避免的杂质。下面说明所述各成分的数值限定的理由。下面，若不特别指定各成分的含量单位，需留意要以重量％计算。碳(C):0.05～1.30％C作为能够确保焊接金属的硬度和焊接金属的极低温冲击韧性的奥氏体稳定性元素，也是现存的最强的元素，并且，作为间隙元素能够增强常温下的屈服强度的必要元素。但是，若添加的C含量低于0.05％，其强度会降低，需增加能够替代碳的合金元素的含量。与此相反，若添加的C含量超过1.30％，存在焊接时与Mn、Cr等合金元素结合而产生MC、M23C6等碳化物，具有在低温下冲击韧性下降及产生龟裂的问题。硅(Si)：0.2～1.8％若Si含量低于0.2％，焊接金属内的脱氧效果不充分、降低焊接金属的流动性，若Si含量超过1.8％，具有在焊接金属内诱发偏析而导致焊接接头发生断裂的问题。锰(Mn)：0.4～23％Mn作为生成低温稳定性奥氏体的主要元素，是必须添加的材料，与Ni相比，是非常低廉的元素。若Mn的添加量低于0.4％，不会产生充分的奥氏体，因此在极低温度下的韧性非常低，若Mn的添加量超过23％，存在产生过多的偏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种助焊剂芯电弧焊接材料，包括：芯和裹住所述芯的外皮，以重量％计，所述助焊剂芯电弧焊接材料包括：C：0.05～1.30％；Si：0.2～1.8％；Mn：0.5～25％；P和S元素中的一种以上元素：低于0.031％；Ni：25～50％；Al：1.5％以下；TiO2：3.5～15％；K、Na及Li元素中的一种以上元素：0.01～1.3％；Ti：2.4％以下；Mo、W及Co元素中的一种以上元素：0.001～10％；余量的Fe及其他不可避免的杂质，其中，以重量％计，所述外皮由Ni：35～46％、其他杂质：0.05％以下、余量的Fe组成。

【技术特征摘要】
2012.11.22 KR 10-2012-0133244;2012.11.22 KR 10-2011.一种助焊剂芯电弧焊接材料，包括：芯和裹住所述芯的外皮，以重量％计，所述助焊剂芯电弧焊接材料包括：C：0.05～1.30％；Si：0.2～1.8％；Mn：0.5～25％；P和S元素中的一种以上元素：低于0.031％；Ni：25～50％；Al：1.5％以下；TiO2：3.5～15％；K、Na及Li元素中的一种以上元素：0.01～1.3％；Ti：2.4％以下；Mo、W及Co元...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩一煜，金正吉，李奉根，李洪吉，
申请(专利权)人：POSCO公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR