[发明专利]一种可交直两用高锰奥氏体超低温焊条

说明书

本发明公开了一种可交直两用高锰奥氏体超低温焊条，由焊芯和双层药皮构成，药皮涂敷于焊芯外壁，所述药皮占焊条总重量的重量系数为0.50～0.70，所述焊芯由如下组分组成：C：0.12～0.18％；Si：≤0.25％；Mn：16.0～20.0％；Cr：1.5～2.5％；Ni：2.5～3.5％；Mo：0.8～1.5％；P：≤0.006％；S：≤0.006％；La：0.016～0.032；Ce：0.025～0.040；Ti：0.025～0.045％；Fe：余量。本发明焊条具有优异的交直流全位置焊接工艺性能，电弧稳定、基本无飞溅、操作性优异、脱渣优良且焊缝成型美观。

技术领域

本发明属于焊接材料领域，特别涉及一种可交直两用高锰奥氏体超低温焊条。

背景技术

近年来由于世界各道对于液态天然气(LNG)这种干净又高效的替代能源需求增加，对于其运输及储存的研究及开发也日益完善。包含铝合金、Invar、304不锈钢、9Ni钢，以被广泛的使用。由于相较于其他3种材料，9Ni钢的成本相对较低且有较高的抗张强度。所以9Ni钢目前更多被使用在-196℃低温储罐。但为更进一步节省成本，开发高锰钢/25％锰奥氏体低温用钢为一种可行的替代方案。由于碳跟锰钢材里都是奥氏体的稳定元素，且形成的奥氏体高锰钢在-196℃储存温度下，能有良好的冲击韧性及抗张强度。

超低温用高锰钢是在钢中加入质量分数22％以上的Mn替代传统低温钢中使用的镍，Mn与C合理配比，再经过适当的固溶处理后制成，在低温下可实现良好的强韧性组合。超低温用高锰钢在LNG存储温度下稳定，并可大幅降低成本，作为第二代LNG储罐用新材料备受瞩目。镍基合金(Ni-Cr-Mo)焊材虽然可以用在高锰钢/25％锰奥氏体低温用钢焊接，但其成本较高。开发适用于超低温用高锰钢的配套焊材，可有效减少LNG项目的总建设成本。

专利CN109623194A“一种用于超低温高锰钢手焊条焊接的低氢型焊条”中焊芯C含量0.30～0.75％，C含量较高，加工硬化程度大，不利于芯线加工，且碳当量较高，有明显的脆硬倾向，对接头性能不利；且Mn、Ni、Cr、W含量分别为Mn：20～26％，Ni：6.5～8.5％、Cr：3.0～5.5％、W：2.5～4.0％，致使焊芯和焊条产品相对于9％Ni钢焊条并无明显经济优势。

专利CN110170765A熔敷金属C含量0.32～0.36％依旧较高，且焊条药皮为酸性，众所周知，酸性药皮焊条由于氧含量较高在焊条机械性、抗裂性和全位置焊接性方面相对于碱性药皮焊条仍有一定差距。

目前9％Ni钢在LNG低温储罐的建造已有一定的应用，9％Ni钢储罐的建造均为交流(AC)焊接。而25％Mn钢为奥氏体高锰钢，不存在磁化的问题，多采用直流DC+焊接。但对于既有的焊接设备和工艺条件，开发一种能与25％Mn钢匹配的交直两用焊条，具有更广泛的应用前景且对于现场施工有更好的适应性和经济性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种可交直两用高锰奥氏体超低温焊条，采用双层药皮设计搭配低成本高锰焊芯。本发明焊条具有优异的交直流全位置焊接工艺性能，电弧稳定、基本无飞溅、操作性优异、脱渣优良且焊缝成型美观；抗拉强度≥700MPa，延伸≥40％，-196℃冲击≥86J。

本发明的技术方案是：一种可交直两用高锰奥氏体超低温焊条，由高锰焊芯和双层药皮构成，药皮涂敷于焊芯外壁，所述药皮占焊条总重量的重量系数为0.50～0.70；

(a)以焊芯总重量为基准，按重量百分比计，所述焊芯由如下组分组成：

C：0.12～0.18％；

Si：≤0.25％；

Mn：16.0～20.0％；

Cr：1.5～2.5％；

Ni：2.5～3.5％；

Mo：0.8～1.5％；