TIG焊接用填隙合金制造技术

本发明专利技术的目的是提供适合作为高Mn钢材用的焊接材料的TIG焊接用填隙合金。上述填隙合金具有如下组成：以质量％计含有C：0.2～0.8％、Si：0.15～0.9％、Mn：17.0～28.0％、P：0.03％以下、S：0.03％以下、Ni：0.01～10.0％、Cr：0.4～4.0％、Mo：0.01～3.5％、B：小于0.0010％、N：0.12％以下，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。上述填隙合金的制造性优异，且在焊接时抑制焊接裂纹的产生而耐高温裂纹性优异，并且可以得到高强度且极低温冲击韧性优异的熔敷金属，能够容易地制造高强度且极低温冲击韧性优异的TIG焊接接头。温冲击韧性优异的TIG焊接接头。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】TIG焊接用填隙合金


[0001]本专利技术涉及TIG(Tungsten Inert Gas)焊接用填隙合金，特别涉及在极低温环境下使用的高Mn钢材焊接用填隙合金。

技术介绍

[0002]近年来，对环境的法规越来越严格。液化天然气(以下也称为LNG)由于不包含硫，所以被称为不产生硫化氧化物等大气污染物质的清洁燃料，其需求正在增加。为了LNG的输送或保存，需要输送或储存LNG的容器(罐)在LNG的液化温度即
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162℃以下的温度下保持优异的极低温冲击韧性。
[0003]而且，由于需要保持优异的极低温冲击韧性，所以一直以来使用铝合金、9％Ni钢、奥氏体系不锈钢等作为容器(罐)等材料用。
[0004]但是，铝合金的拉伸强度低，因此存在需要将结构物的板厚设计得厚，另外焊接性差的问题。另外，9％Ni钢需要使用昂贵的Ni基材料作为焊接材料，因此经济上不利。另外，奥氏体系不锈钢存在昂贵且母材强度也低的问题。
[0005]从这样的问题出发，最近正在研究应用以质量％计含有10～35％左右Mn的高Mn含量的钢(这里也称为高Mn钢)作为输送或储存LNG的容器(罐)用的材料。高Mn钢具有如下特征：在极低温下也为奥氏体相，不发生脆性破坏，另外与奥氏体系不锈钢相比具有高强度。因此，希望开发能够稳定地焊接这样的高Mn含量的钢材的焊接材料。
[0006]对于这样的要求，例如在专利文献1中提出了“极低温冲击韧性优异的高强度焊接接头和用于它的药芯焊丝电弧焊用焊丝”。专利文献1记载的药芯焊丝电弧焊用焊丝为具有如下组成的焊丝：以重量％计含有C：0.15～0.8％、Si：0.2～1.2％、Mn：15～34％、Cr：6％以下、Mo：1.5～4％、S：0.02％以下、P：0.02％以下、B：0.01％以下、Ti：0.09～0.5％、N：0.001～0.3％、TiO2：4～15％、选自SiO2、ZrO2和Al2O3中的1种以上合计：0.01～9％、选自K、Na和Li中的1种以上合计：0.5～1.7％、F和Ca中的1种以上：0.2～1.5％、余量的Fe和其他不可避免的杂质。如果使用专利文献1记载的药芯焊丝电弧焊用焊丝进行焊接，则能够有效地得到具有试验温度：
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196℃下的夏比冲击试验吸收能为28J以上的优异的低温韧性和常温拉伸强度为400MPa以上的高强度的焊接接头，另外，将焊丝组成调整到了Mo：1.5％以上，能够确保具有优异的耐高温裂纹性的焊接接头。
[0007]另外，在专利文献2中提出了“极低温用钢用焊接材料”。专利文献2记载的“极低温用钢用焊接材料”是以质量％计含有C：0.08％以下、Si：2.0％以下、Mn：8.0～18.0％、Ni：12.5～20.0％、Cr：10.0～14.0％、Mo：2.0～7.0％、N：0.20％以下、S：0.005％以下，剩余部分由铁和不可避免的杂质构成的焊接材料；以在0.001～0.1％的范围内含有REM为特征。在专利文献2记载的技术中，不仅极力减少作为杂质的S的量，还积极地添加了规定量的REM，即使在焊接效率高的苛刻焊接条件下进行焊接，也能够抑制凝固裂纹，防止再加热部的延展性降低裂纹。由此，专利文献2记载的“极低温用钢用焊接材料”是可以得到焊接部的良好的极低温特性且再加热部的耐延展性降低裂纹性优异的焊接材料。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1：日本特表2017－502842号公报
[0011]专利文献2：日本特开2013－103233号公报

技术实现思路

[0012]然而，根据本专利技术人等的研究，在专利文献1记载的技术中，由于是药芯焊丝，所以在焊接时烟雾的产生量变多。因此，存在焊工暴露于烟雾量多的环境下的问题，另外，也存在容易产生气孔、熔合不良等焊接缺陷且难以修复的问题。应予说明，根据本专利技术人等的研究，发现如果采用实心线材(或棒材)，则可以避免这些烟雾的问题。
[0013]另外，在专利文献2中记载了可以得到良好的极低温特性，但是没有对焊接部强度的具体记载。根据本专利技术人等的研究，在专利文献2记载的技术中，存在所得到的焊接部(熔敷金属)的强度低，不能满足最近在极低温环境下使用的材料所要求的期望的高强度。
[0014]本专利技术的目的在于解决上述现有技术的问题，提供一种适合作为在极低温环境下使用的高Mn钢材用的焊接材料、可以制作兼备高强度和优异的极低温冲击韧性的焊接接头的TIG焊接用填隙合金。这里所说的“填隙合金”是指线状、棒状的焊接材料。
[0015]另外，这里所说的“高强度”是指按照JIS Z 3111的规定制作的熔敷金属的常温屈服强度(0.2％耐力)为400MPa以上，常温拉伸强度为660MPa以上。另外，“优异的极低温冲击韧性”是指按照JIS Z 3111的规定制作的熔敷金属的试验温度：
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196℃下的夏比冲击试验的吸收能vE
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196
为28J以上。
[0016]本专利技术人等为了实现上述目的，首先对能够确保焊接金属(熔敷金属)作为极低温用应保持的期望的高强度的组成进行深入研究。其结果发现，为了焊接金属(熔敷金属)的高强度化，需要含有一定量以上的C、Mn、Cr、Mo。但是，特别是在拉丝加工时的加工量大的TIG焊接用填隙合金中为了焊接金属(熔敷金属)的高强度化而过量含有C、Mn、Cr、Mo时，有在拉丝加工时容易产生裂纹、断线的问题。对于这样的问题，本专利技术人等发现通过抑制在钢中形成的氮化硼和碳化物，可以进行拉丝加工。
[0017]由这样的研究结果新发现通过作为TIG焊接用填隙合金的组成将C调整为0.2～0.8％、Si调整为0.15～0.9％，进而将Mn调整为17.0～28.0％、Ni调整为0.01～10.0％、Cr调整为0.4～4.0％、Mo调整为0.01～3.5％的特定范围，进而将作为杂质的B设为小于0.0010％、作为碳化物形成元素的Ti、Nb、V分别减少到0.04％以下，从而不产生拉丝加工时的裂纹等缺陷，填隙合金的制造性优异，进而可以制造常温屈服强度(0.2％耐力)为400MPa以上、常温拉伸强度为660MPa以上、试验温度：
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196℃下的夏比冲击试验的吸收能vE
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196
为28J以上的高强度且极低温冲击韧性优异的焊接接头。
[0018]本专利技术是基于这样的见解进一步加以研究而完成的，本专利技术的要旨如下。
[0019](1)一种TIG焊接用填隙合金，其特征在于，具有如下组成：以质量％计含有C：0.2～0.8％、Si：0.15～0.9％、Mn：17.0～28.0％、P：0.03％以下、S：0.03％以下、Ni：0.01～10.0％、Cr：0.4～4.0％、Mo：0.01～3.5％、B：小于0.0010％和N：0.12％以下，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。
[0020](2)根据上述(1)的TIG焊接用填隙合金，其特征在于，上述组成以质量％计还含有
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种TIG焊接用填隙合金，其特征在于，具有如下组成：以质量％计含有C：0.2～0.8％、Si：0.15～0.9％、Mn：17.0～28.0％、P：0.03％以下、S：0.03％以下、Ni：0.01～10.0％、Cr：0.4～4.0％、Mo：0.01～3.5％、B：小于0.0010％和N：0.12％以下，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：高田充志，高山直树，黑田穰，石田伦教，仲道治郎，植田圭治，山下贤，韩鹏，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：