[发明专利]气体金属电弧焊接用实芯焊丝及气体金属电弧焊接方法

说明书

本发明提供一种适合作为高Mn钢材用的焊接材料的气体金属电弧焊接用实芯焊丝及使用该焊丝的气体金属电弧焊接方法。上述实芯焊丝具有如下组成：以质量％计包含C：0.20～0.80％、Si：0.15～0.90％、Mn：17.0～28.0％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Ni：0.01～10.0％、Cr：0.4～1.9％、B：0.0010～0.0050％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，且由SFE(mJ/m²)＝‑53+6.2Ni+0.7Cr+3.2Mn+9.3Mo所定义的SFE满足17～57(mJ/m²)的范围。本发明实芯焊丝的焊丝制造性优异，且焊接时不发生焊接断裂，耐高温断裂性优异，通过用于气体金属电弧焊接，可容易地制造高强度高延展性且极低温冲击韧性优异的焊接接合部。

技术领域

本发明涉及一种气体金属电弧焊接用实芯焊丝及气体金属电弧焊接方法，特别是涉及一种在极低温环境下所使用的高含Mn钢材焊接用实芯焊丝和使用该焊丝的气体金属电弧焊接方法。

背景技术

近年来，对环境的限制变得严格。液化天然气(以下也称为LNG)由于不含硫，因而被称为不会产生硫化氧化物等大气污染物质的绿色燃料，其需求日益增加。为了输送或保存LNG，要求输送或储存LNG的容器(罐)在LNG的液化温度-162℃以下的温度下保持优异的极低温冲击韧性。

而且，根据保持优异的极低温冲击韧性的必需性来考虑，作为容器(罐)等的材料用，一直以来使用铝合金、9％Ni钢、奥氏体系不锈钢等。

然而，铝合金由于拉伸强度较低，因而需要将结构物的板厚设计得较大，另外，存在焊接性较差的问题。另外，9％Ni钢由于需要使用昂贵的Ni基材料作为焊接材料，因而在经济上是不利的。另外，奥氏体系不锈钢存在价格高、母材强度也较低的问题。

基于这样的问题，作为输送或储存LNG的容器(罐)用材料，最近研究了以质量％计含有10～35％左右的Mn的高含Mn钢(以下也称为高Mn钢)的应用。高Mn钢具有如下特征：即使在极低温下也是奥氏体相，不发生脆性破坏，另外，与奥氏体系不锈钢相比，具有更高强度。因此，期望开发一种可稳定焊接这样的高含Mn钢材的焊接材料。

针对这样的期望，例如在专利文献1中提出了“埋弧焊接及气体金属电弧焊接用实芯焊丝”。专利文献1中所记载的实芯焊丝是具有如下组成的实芯焊丝：以重量％计，包含C：0.15～0.8％、Si：0.5～1.5％、Mn：15～32％、Cr：5.5％以下、Mo：1.5～3％、S：0.025％以下、P：0.025％以下、B：0.01％以下、Ti：0.05～1.2％、N：0.005～0.5％，且剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。如果使用专利文献1中所记载的实芯焊丝进行焊接，则可确保焊接接合部具有优异冲击韧性，即，在试验温度：-196℃下的夏比冲击试验吸收能量为32J以上。

另外，在专利文献2提出了“极低温冲击韧性优异的高强度焊接接合部及用于该焊接接合部的电弧焊接用药芯焊丝”。专利文献2中所记载的电弧焊接用药芯焊丝是具有如下组成的焊丝：以重量％计，包含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及Al₂O₃中1种以上的合计：0.01～9％、选自K、Na及Li中1种以上的合计：0.5～1.7％、F与Ca中的1种以上：0.2～1.5％、剩余部分为Fe及其它不可避免的杂质。如果使用专利文献2中所记载的电弧焊接用药芯焊丝进行焊接，则可有效地得到具有-196℃下夏比冲击试验吸收能量为28J以上的优异低温韧性及常温拉伸强度为400MPa以上的高强度的焊接接合部，另外，将焊丝组成调整为Mo：1.5％以上，可确保焊接接合部具有优异的耐高温断裂性。

现有技术文献

专利文献