[发明专利]交流用ENi6620镍基焊条及其制备方法与焊接方法

说明书

本发明公开了交流用ENi6620镍基焊条及其制备方法与焊接方法，包括焊芯和裹覆于焊芯表面的药皮，所述药皮组成和含量为：大理石6‑10重量份、碳酸锶3‑6重量份、萤石6‑9重量份、钾冰晶粉2‑5重量份、氟硼酸钾0.5‑1.5重量份、金红石2‑6重量份、电解锰5‑8重量份、金属铬25‑30重量份、钼铁15‑22重量份、钛铁2‑5重量份、钨粉3‑6重量份、铌铁5‑9重量份、纯碱1‑3重量份、钛酸钾2‑6重量份、氟化稀土1‑4重量份、二氧化锆0.5‑2.5重量份、稀土硅铁0.5‑3.5重量份。采用本方案，其焊条满足GB/T 13814ENi6620技术指标，具有良好的焊接工艺性能和力学性能，特别是‑196℃条件下具有良好的低温韧性。

技术领域

本发明涉及焊接材料制备的技术领域，具体涉及交流用ENi6620镍基焊条及其制备方法与焊接方法。

背景技术

随着全球工业化、信息化进程的加快，世界各国对能源需求急剧增加，同时严重制约着经济可持续发展的能源短缺、燃煤污染等问题也日渐暴露。天然气作为优质清洁燃料和重要的化工原材料，已成为当今世界三大支柱能源之一。天然气在社会发展中的地位和作用日益突出，全球天然气生产及消费呈稳步增长趋势。而液化天然气的运输和储存则需要大量的低温储罐（LNG储罐），工作环境要求制造LNG储罐的材料具有较好的低温韧性以及在低温环境中具有较好的强度。9Ni钢是由美国国际镍公司研制成功的一种中合金钢，组织为马氏体加贝氏体。这种钢材在极低温度下使用仍然具有良好的低温冲击韧性、高强度和耐腐蚀性能，并且具有合金含量少、需用应力大、热膨胀率小和良好的焊接性等优点。目前，9Ni钢已经成为用于制造大型LNG储罐的主要材料。

近年来，国内LNG技术发展较快，LNG储罐已实现自主设计和建造，LNG产业的发展极大的提高了对9Ni钢以及9Ni钢焊接材料的需求。在LNG工程应用中，采用最多的是焊条的手工电弧焊，而ENi6620作为镍基焊条，是9Ni钢配套焊材的首要选。然而国内对于天然气储罐用钢的镍基焊条研究相对较薄弱，配套的焊材还长期依赖国外进口。为了打破国外技术垄断，实现9Ni钢配套焊材的国产化，研发一种具有良好工艺性能，同时满足低温韧性要求的焊材具有重要意义。

CN103769769A公开了一种焊接LNG船用9Ni钢的低氢型镍基电焊条，由纯镍焊芯和包裹在该焊芯外表面上的药皮组成，该药皮由以下成分制成：大理石：25-35重量份；萤石：10-21重量份；金属铬12-28；金属锰4-10；钼铁8-16；钨铁1-6；铌铁7-15；有机物0-2；纯碱0-2。CN103978322A也公开了一种专门用于LNG船超低温钢焊接的高效镍基焊条，包括镍合金焊芯及包裹于该焊芯表面的药皮，该药皮由以下成分制成：大理石20-35重量份；金红石2-7重量份；萤石10-25重量份；金属铬5-13重量份；金属锰5-10重量份；钼铁6-11重量份；钨铁4-8重量份；钛铁3-8重量份；硅铁2-8重量份；铌铁5.3-9重量份；纯碱0.5-2重量份。CN106514049A还公开了一种用于超低温容器用钢焊接的镍基焊条，包括镍合金焊芯及包裹于该焊芯表面的药皮，该药皮由以下成分制成：大理石20-38重量份；碳酸锶5-8重量份；钾长石1-4重量份；萤石3-13重量份；氟化镁2-10重量份；冰晶石3-15重量份；金红石10-20重量份；钛铁2-7中重量份；铝铁2-6重量份；镁铝粉0.5-2重量份；钼铁4-7重量份；铌铁2-5重量份；钨铁1-3重量份。将上述三个专利焊条用于9Ni钢焊接，存在以下缺陷：CN103769769A及CN103978322A中所公开的焊条药皮中含有较高氟化物，药皮碱度高，仅能用于直流反接，交流焊接时，存在电弧不稳定，熔渣覆盖差等缺陷。且9Ni钢是一种磁化倾向较大的材料，直流焊接时容易产生磁偏吹，将严重影响焊接质量，造成未焊透、未熔合、夹渣、气孔等缺陷。CN101745758A中所公开的镍基焊条，可采用交流电源焊接，且具有良好的焊接工艺及低温韧性，但该焊条焊芯为镍基合金焊芯，焊芯中含有较高Cr，会提高电阻率，焊芯电阻大，在大电流或者焊条后半段位置时，易出现电弧吹力不足，尾端发红，药皮脱落等现象，严重影响焊接操作性能。

发明内容