适用于LNG储罐的高锰奥氏体钢的全位置焊接工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种适用于LNG储罐的高锰奥氏体钢的全位置焊接工艺。其技术方案是：高锰奥氏体钢的全位置焊接工艺为：采用钨极氩弧焊打底、手工电弧焊填充和手工电弧焊盖面。钨极氩弧焊打底：焊接电流为160～220A，电弧电压为14～16V，焊接速度为60～80mm/min，钨极氩弧焊打底焊接2～4道。手工电弧焊填充：焊接电流为85～100A，电弧电压为22～26V，焊接速度为70～80mm/min，焊接线能量为13.2～22.3kJ/cm。手工电弧焊盖面：焊接电流为80～90A，电弧电压为23～25V，焊接速度为65～80mm/min，焊接线能量为13.8～20.7kJ/cm；手工电弧焊填充焊接10～30道，手工电弧焊盖面焊接3～4道。本发明专利技术工时短，焊接LNG罐根部无需脱渣，焊缝背面成型好和焊接质量高。接质量高。

【技术实现步骤摘要】
适用于LNG储罐的高锰奥氏体钢的全位置焊接工艺


[0001]本专利技术属于高锰奥氏体钢的焊接工艺
具体涉及一种适用于LNG储罐的高锰奥氏体钢的全位置焊接工艺。

技术介绍

[0002]随着LNG清洁能源的快速发展，LNG燃料罐、运输罐及陆地大型储罐的需求量将在未来几年乃至十几年呈现出急剧增长的态势。高锰奥氏体钢具有价格低、超低温组织和性能稳定性好、低周疲劳性能优良等优点，是极具竞争力的替代铝合金、不锈钢、9Ni钢等LNG储罐用的材料。
[0003]LNG储罐用高锰奥氏体钢板的厚度一般在7～30mm范围内，在通过电弧焊方式连接成罐体结构时，需要采用多层多道焊的方式。手工电弧焊常用的焊接方法，在现有高锰奥氏体钢的手工电弧焊焊条技术中，如《一种用于超低温高锰钢手工电弧焊接的低氢型焊条》(CN 201910008172.6)、《一种用于超低温高锰钢的手工电弧焊焊条》(CN 202110074329.2)、《一种超低温高锰钢用电弧焊焊条》(CN 202110816677.2)、《超低温高锰钢的电弧焊焊条及制备方法》(CN 202010456712.X)，只给出了焊条的成分体系及制备方法，没有给出适用于LNG储罐建造的焊接工艺。
[0004]目前，高锰奥氏体钢焊接材料选用与高锰奥氏体钢一致的成分体系，为同种材料焊接，保证熔合线位置不会产生淬硬组织和第二相析出，保证焊接接头在
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196℃良好的超低温冲击韧性。然而高锰奥氏体钢焊缝金属为高合金含量的金属、且为全奥氏体组织，具有粘性大、熔池延展性差、热膨胀系数大、高温电阻系数高等物理性能，当采用以上现有高锰奥氏体钢的手工电弧焊焊条技术进行焊接试验时，发现焊缝根部脱渣性不佳，容易形成夹渣、背面焊缝成型差等焊接缺陷；在实际制造LNG储罐时，将导致增加清渣的工序和工时，提高人工成本和时间成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种工艺简单、焊接灵活、能实现全位置焊接、建造工时短的适用于LNG储罐的高锰奥氏体钢的全位置焊接工艺，采用所述焊接工艺焊接LNG罐的根部不需要脱渣、焊缝背面成型良好、焊缝背面的焊接质量优良和焊接接头的力学性能优异。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：采用钨极氩弧焊打底、手工电弧焊填充和手工电弧焊盖面。
[0007]所述钨极氩弧焊打底：
[0008]所述钨极氩弧焊打底采用高锰奥氏体钢钨极氩弧焊焊丝，高锰奥氏体钢钨极氩弧焊焊丝的成分体系为：C为0.25～0.65wt％，Mn为23～27wt％，Si为0.01～0.03wt％，Ni为6.0～10wt％，W为2.0～5.0wt％，P≤0.002wt％，S≤0.001wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0009]高锰奥氏体钢钨极氩弧焊焊丝：直径为2.5mm；长度为1000mm。
[0010]高锰奥氏体钢钨极氩弧焊采用直径为2.5mm的铈钨极；保护气体为100％的氩气，所述氩气纯度为99.95％。气体流量为8～12L/min；气体喷嘴直径为8～12mm。
[0011]高锰奥氏体钢钨极氩弧焊打底的焊接工艺参数为：焊接电流为160～220A；电弧电压为14～16V；焊接速度为60～80mm/min。
[0012]高锰奥氏体钢钨极氩弧焊打底焊接2～4道，即完成钨极氩弧焊打底。
[0013]所述手工电弧焊填充和手工电弧焊盖面：
[0014]所述手工电弧焊填充和手工电弧焊盖面采用高锰奥氏体钢手工电弧焊焊条，所述高锰奥氏体钢手工电弧焊焊条的焊条芯的成分体系是：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。
[0015]所述高锰奥氏体钢手工电弧焊焊条的药皮化学组分是：大理石为35～40wt％，萤石为16～22wt％；石英砂为3～5wt％；锆英砂为3～6wt％；金红石为4～10wt％；钛铁为5～10wt％；低碳锰铁为5～8wt％；硅铁为3～6wt％；稀土硅铁为1～2wt％；合成云母为2～3wt％；纯碱为1～2wt％。
[0016]高锰奥氏体钢手工电弧焊焊条：直径为3.2mm；长度为320mm。
[0017]高锰奥氏体钢手工电弧焊填充的焊接工艺参数为：焊接电流为85～100A；电弧电压为22～26V；焊接速度为70～80mm/min；焊接线能量为13.2～22.3kJ/cm。
[0018]高锰奥氏体钢手工电弧焊盖面的焊接工艺参数为：焊接电流为80～90A，电弧电压为23～25V，焊接速度为65～80mm/min，焊接线能量为13.8～20.7kJ/cm；
[0019]高锰奥氏体钢手工电弧焊填充焊接10～30道，手工电弧焊盖面焊接3～4道，即完成手工电弧焊填充和手工电弧焊盖面焊接工作。
[0020]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：
[0021]本专利技术采用钨极氩弧焊打底，100％的氩气保护，不会生成焊渣，彻底解决了高锰奥氏体钢根部脱渣难的问题。100％的氩气将熔池与空气隔开，保护效果优良，使得焊缝背面成型良好，保证了焊接质量，实现了单面焊双面成型的良好效果。
[0022]本专利技术采用钨极氩弧焊打底，不需要进行碳弧气刨的工艺，简化了LNG储罐的焊接工艺，不再需要对碳弧气刨后进行背面补焊，减少了焊工的工作量，提高了焊接工作效率，同时减少了焊接材料和时间成本。
[0023]本专利技术采用钨极氩弧焊打底、手工电弧焊填充和手工电弧焊盖面，仍然保持了手工电弧焊的工作效率和其全位置焊接的灵活性。手工电弧焊能实现全位置焊接，钨极氩弧焊同样也能实现全位置焊接。因而，本专利技术采用钨极氩弧焊打底、手工电弧焊盖面能实现LNG储罐全位置的焊接。
[0024]本专利技术采用高锰奥氏体专用钨极氩弧焊焊丝及高锰奥氏体专用手工电弧焊焊条，两种焊接材料均为高锰奥氏体钢匹配的同成分体系的焊接材料，保证了焊缝金属在两种焊接方法交接区域仍是全奥氏体组织，没有产生不同的相，也不会产生力学性能的变化和波动，焊接接头的力学性能优异，达到LNG储罐的服役技术要求。
[0025]本专利技术采用钨极氩弧打底、手工电弧焊填充和手工电弧焊盖面的焊接工艺，焊接高锰奥氏体钢制LNG储罐，所形成的焊缝金属为全奥氏体组织，保证了优良的综合的力学性
能：室温屈服强度为410～445MPa，室温抗拉强度为670～695MPa，延伸率A为35～40％。所形成的焊接接头亦具有优异的综合力学性能，室温抗拉强度为710～740MPa，焊接接头的各个区域的
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196℃冲击韧性为47～65J，达到LNG储罐在
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196℃服役时的技术指标。
[0026]因此，本专利技术具有工艺简单、焊接灵活、能实现全位置焊接和建造工时短的特点，采用所述焊接工艺焊接LNG罐的根部不需要脱渣、焊缝背面成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于LNG储罐的高锰奥氏体钢的全位置焊接工艺，其特征在于所述高锰奥氏体钢的全位置焊接工艺为：采用钨极氩弧焊打底、手工电弧焊填充和手工电弧焊盖面；所述钨极氩弧焊打底：所述钨极氩弧焊打底采用高锰奥氏体钢钨极氩弧焊焊丝，高锰奥氏体钢钨极氩弧焊焊丝的成分体系为：C为0.25～0.65wt％，Mn为23～27wt％，Si为0.01～0.03wt％，Ni为6.0～10wt％，W为2.0～5.0wt％，P≤0.002wt％，S≤0.001wt％，余量为Fe和不可避免的杂质；高锰奥氏体钢钨极氩弧焊焊丝：直径为2.5mm，长度为1000mm；高锰奥氏体钢钨极氩弧焊采用直径为2.5mm的铈钨极，保护气体为100％的氩气，所述氩气纯度为99.95％；气体流量为8～12L/min，气体喷嘴直径为8～12mm；高锰奥氏体钢钨极氩弧焊打底的焊接工艺参数为：焊接电流为160～220A，电弧电压为14～16V，焊接速度为60～80mm/min；高锰奥氏体钢钨极氩弧焊打底焊接2～4道，即完成钨极氩弧焊打底；所述手工电弧焊填充和手工电弧焊盖面：所述手工电弧焊填充和手工电弧焊盖面采用高锰奥氏体钢手工电弧焊焊条，所述高锰奥氏体钢手工电弧焊焊条的焊条芯的成分体系...

【专利技术属性】
技术研发人员：张富伟，王红鸿，李晓晨，高佩华，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：