[发明专利]一种深冷环境用节Ni低温钢埋弧焊焊丝及焊接工艺

说明书

本发明公开了一种深冷环境用节Ni低温钢埋弧焊焊丝及焊接工艺，涉及技术领域，其化学成分及质量百分比如下：C：0.01%～0.10%，Mn：2.0%～4.5%，Si：0.10%～0.20%，S≤0.01%，P≤0.02%，Ni：9.0%～15.0%，Cr：10.0%～16.0%，Mo≤0.01%，V≤0.01%，余量为Fe及不可避免杂质。通过合理的焊接工艺和配套的焊接材料，保证焊接接头抗拉强度Rm≥530MPa、焊缝及热影响区‑101℃冲击功KV₂≥34J、焊接接头侧弯d=4a，180°合格，焊接接头具有优良的力学综合性能。

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，特别是涉及一种深冷环境用节Ni低温钢埋弧焊焊丝及焊接工艺。

背景技术

随着国际形势变化及能源对经济产生深渊影响，国内石油、化工等能源行业发展与危机并存。液化石油气、液态甲醇等的运输和储存设备需求旺盛，这将给低温服役条件下能源生产及存储设备等制造行业提供广阔的市场及发展机遇，同时对低温用钢的需求与日俱增。

目前，Ni系低温钢广泛应用于低温容器的生产制造中。金属Ni具有提高钢材低温韧性的特点，但其昂贵的价格以及我国镍资源贫乏的现状给Ni系低温钢的可持续应用带来一定的影响。随着全球范围内能源及资源需求的日益增长，实现钢材的减量化及低成本成为钢铁行业的一个重要发展方向。

随着钢铁工业技术及工艺的日益成熟，以“Mn代Ni”的技术思路和工业化生产在低温钢中得到了发展和实践。在低温钢的成分设计中通过便宜的金属Mn代替昂贵的金属Ni，在降低生产成本的同时保证了低温韧性，从而实现既合理利用资源，节约贵金属的使用，又有效降低钢材成本的可持续化生产，成为近年来新型低温钢研发的热点和趋势。

如一种低成本的节Ni型低温钢，Ni含量仅0.85％～1.25％，通过Q(DQ)-L-T热处理工艺，获得了以贝氏体+残余奥氏体为主的显微组织，保证屈服强度达到355MPa、抗拉强度达到490MPa的同时，实现了-101℃时不低于80J的优良的冲击韧性，从力学性能上完全达到3.5Ni低温钢的要求。该低温钢可用于低温储罐和运输容器等的建造中，连接方式通过传统的焊接技术完成。然而，该新型低温钢是否有较宽的焊接工艺窗口，接头性能特别是焊接接头的低温冲击韧性等能否达到标准或用户要求，成为该钢种进入市场的第一道门槛。由此可见，找到一种适用于低成本节Ni低温钢的埋弧焊焊接工艺，保证焊接接头力学性能满足要求，对于结构安全使用具有重要的现实意义。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种深冷环境用节Ni低温钢埋弧焊焊丝，其化学成分及质量百分比如下：C：0.01％～0.10％，Mn：2.0％～4.5％，Si：0.10％～0.20％，S≤0.01％，P≤0.02％，Ni：9.0％～15.0％，Cr：10.0％～16.0％，Mo≤0.01％，V≤0.01％，余量为Fe及不可避免杂质。

技术效果：本发明设计的适用于深冷环境下低成本节Ni型低温钢的埋弧焊焊丝，保证了焊缝金属与母材尽可能匹配，确保焊缝-101℃低温冲击韧性≥34J，焊丝抗拉强度≥530MPa。

本发明进一步限定的技术方案是：

前所述的一种深冷环境用节Ni低温钢埋弧焊焊丝，适用于如下化学成分及质量百分比的钢板：C：0.03％～0.08％，Si：0.05％～0.20％，Mn：0.85％～1.75％，Ni：0.85％～1.25％，Mo≤0.20％，Al：0.015％～0.06％，P≤0.010％，S≤0.002％，余量为Fe和不可避免的杂质。

前所述的一种深冷环境用节Ni低温钢埋弧焊焊丝，适用于厚度20～35mm的钢板。

前所述的一种深冷环境用节Ni低温钢埋弧焊焊丝，焊丝直径Φ1.2～4.0mm。

本发明的另一目的在于提供一种深冷环境用节Ni低温钢埋弧焊焊丝的焊接工艺：