一种用于超低温高锰钢的手工电弧焊焊条制造技术

本发明专利技术涉及一种用于超低温高锰钢的手工电弧焊焊条。其技术方案是：所述手工电弧焊焊条由焊条芯和药皮组成；焊条芯的化学组分是：C为0.75～0.95wt％；Mn为26～30wt％；Ni为4.5～6.5wt％；Cr为1.5～3.5wt％；Al为3.5～5.5wt％；P≤0.002wt％；S≤0.002wt％；余量为Fe和不可避免的杂质。药皮的化学组分是：萤石为40～45wt％；大理石为15～20wt％；金红石为4～10wt％；锆英砂为3～6wt％；纯碱为1～2wt％；余量为Fe粉。所述手工电弧焊焊条的制备方法是：按药皮化学组分配料，混合，加入粘结剂，搅匀，压涂到焊条芯表面，制得用于超低温高锰钢的手工电弧焊焊条。本发明专利技术成本低和合金体系简单；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。强度与超低温高锰钢相匹配。

【技术实现步骤摘要】
一种用于超低温高锰钢的手工电弧焊焊条


[0001]本专利技术属于手工电焊条
具体涉及一种用于超低温高锰钢的手工电弧焊焊条。

技术介绍

[0002]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，现阶段的商业用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高安全性的同时，降低建造成本，实现减Ni化钢板的开发成为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。
[0003]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80～90％以上。“一种用于超低温高锰钢手工电弧焊接的低氢型焊条”(201910008172.6)专利技术，提供了一种电焊条技术，其焊条芯的成分体系为：C为0.30～0.75wt％，Mn为20～26wt％，Ni为6.5～8.5wt％，Cr为3.0～5.5wt％，W为2.5～4.0wt％，P≤0.002wt％，S≤0.001wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。采用该技术的手工电焊条进行焊接时，由于焊条芯的电阻较高，使用焊条到一半时便发生严重的尾红。焊条尾红导致药皮胀裂，无法起到药皮的保护及化学冶金作用，也无法继续焊接，不仅使焊条的操作工艺性变差，而且最终影响焊缝成型及相关力学性能。“超低温高锰钢的电弧焊焊条及制备方法”(202010456712.X)专利技术，提供了一种电焊条技术，其焊条芯的成分体系为：C 0.30～0.75wt％，Mn 19～25wt％，Ni 3.5～5.5wt％，Cr 3.0～5.5wt％，Mo 3.5～5.5wt％，W 2.5～4.0wt％，P≤0.010wt％，S≤0.006wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。成分虽有调整，增加了Mo元素，但是尾红现象依然严重，因尾红引起的操作工艺性恶化，以及最终影响焊缝成型及力学性能的问题，依然存在。目前，未有与超低温高锰钢相配套的无焊接尾红的相关技术及焊条产品的公开报道。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在克服现有技术缺陷，目的在于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手工电弧焊焊条，无焊接尾红，所形成焊缝金属的低温韧性优良，强度与超低温高锰钢相匹配，能满足对所焊接的超低温高锰钢的强度和超低温韧性的技术要求。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：所述手工电弧焊焊条是由70～80wt％的焊条芯和20～30wt％的药皮组成。
[0006]所述焊条芯的化学组分是：C为0.75～0.95wt％；Mn为26～30wt％；Ni为4.5～6.5wt％；Cr为1.5～3.5wt％；Al为3.5～5.5wt％；P≤0.002wt％；S≤0.002wt％；余量为Fe
和不可避免的杂质。
[0007]所述药皮的化学组分是：萤石为40～45wt％；大理石为15～20wt％；金红石为4～10wt％；锆英砂为3～6wt％；纯碱为1～2wt％；余量为Fe粉。
[0008]所述用于超低温高锰钢的手工电弧焊焊条的制备方法是：先按所述药皮的化学组分配料，混合，再加入占所述药皮的化学组分10～13wt％的粘结剂，搅拌均匀，然后压涂到所述焊条芯表面，制得用于超低温高锰钢的手工电弧焊焊条。
[0009]所述萤石的纯度≥99％；萤石的粒度≤0.3mm。
[0010]所述大理石的纯度≥99％；大理石的粒度≤0.3mm。
[0011]所述金红石的纯度≥99％；金红石的粒度≤0.3mm。
[0012]所述锆英砂的纯度≥99％；锆英砂的粒度≤0.3mm。
[0013]所述纯碱的纯度≥99％；纯碱的粒度≤0.3mm。
[0014]由于采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有如下积极效果：
[0015]本专利技术采用的合金元素中，与现有技术相比，Ni含量和Cr含量较低、不含Mo元素和W元素，只增加了价格低廉的Al元素，同时，减少了药皮成分组分。因此，合金含量价格低、合金成分体系简单，制备成本低。
[0016]本专利技术在焊芯合金系中添加铝元素，铝元素是一种轻元素，相对密度为2.70，有良好的导电和导热性能，且价格便宜。焊条芯中加入铝元素能大幅提高整体焊芯的导电性，降低电阻热，从而消除焊条尾红。含铝量过低时，导电性不足；含铝量过高时，会恶化低温韧性。因而焊条芯中含铝为3.5～5.5wt％，彻底解决使用高锰焊芯造成焊条尾红、及其引起的药皮胀裂问题，保证用于超低温高锰钢的手工电弧焊焊条的操作工艺性。同时铝的加入，没有明显提高合金原材料的成本。
[0017]本专利技术采用的主要合金元素Mn的含量为26～30wt％，形成的焊缝金属与超低温高锰钢的锰含量相当，保证与母材基本相同成分体系，在形成焊接接头时，不会生成锰元素的分布梯度，从而保证熔合线附近的微观组织与力学性能与焊缝金属及母材相当。
[0018]本专利技术中锰元素与碳元素都是奥氏体形成元素，在两者共同作用下，焊缝金属熔池以奥氏体相为凝固初始相，且一直保持到室温，形成全奥氏体组织的焊缝金属。焊缝中碳元素含量过低时，焊缝金属的屈服强度不够，而碳元素含量过高时，又会在焊缝中产生粗大的碳化物影响韧性。含锰量过低时，不足以形成单一奥氏体组织；含锰量过高时，会降低抗拉强度。同时，本专利技术以锰代替价格昂贵的镍，形成高锰低镍合金系，因而焊条芯中含C为0.75～0.95wt％、含Mn为26～30wt％，保证奥氏体组织，获得良好超低温强韧性，又降低成本。
[0019]镍元素也是奥氏体形成元素，但是含量过高会增加成本，含量过低会影响焊缝奥氏体稳定性。因而，本专利技术焊条芯中Ni为4.5～6.5wt％，既保证全奥氏体组织，获得良好超低温韧性，同时，也保证较低元素成本。
[0020]Cr元素在高锰奥氏体焊缝金属中，起到固溶强化的作用。Cr元素过高时，强度提高的同时会降低低温韧性；过低时，起不到固溶强化作用。因而，本专利技术焊条芯中的Cr含量为1.5～3.5wt％，能保证具有一定低温韧性的前提下，同时提高焊缝金属强度。
[0021]本专利技术中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≤0.002wt％。通过净化钢水，将焊丝的P和
S含量降到最低，保证焊缝具有较低的热裂纹敏感性。
[0022]本专利技术添加萤石和大理石，有形成渣气联合保护的作用。萤石去除氢气孔的作用非常显著，随着萤石含量的提高，焊缝金属中含氢量减少。大理石既可造气，也可造渣。其分解出气体能提高对熔滴喷力，减少飞溅，产生CaO既能稳定电弧，也具有良好脱硫能力。此外，萤石与大理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于超低温高锰钢的手工电弧焊焊条，其特征在于所述手工电弧焊焊条是由70～80wt％的焊条芯和20～30wt％的药皮组成；所述焊条芯的化学组分是：C为0.75～0.95wt％，Mn为26～30wt％，Ni为4.5～6.5wt％，Cr为1.5～3.5wt％，Al为3.5～5.5wt％，P≤0.002wt％，S≤0.002wt％，余量为Fe和不可避免的杂质；所述药皮的化学组分是：萤石为40～45wt％，大理石为15～20wt％，金红石为4～10wt％，锆英砂为3～6wt％，纯碱为1～2wt％，余量为Fe粉；所述用于超低温高锰钢的手工电弧焊焊条的制备方法是：先按所述药皮的化学组分配料，混合，再加入占所述药皮的化学组分10～13wt％的粘结剂，搅拌均匀，然后...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红鸿，孟庆润，
申请(专利权)人：浙江鸿途焊接科技有限公司，
类型：发明
国别省市：