[发明专利]一种奥氏体不锈钢焊丝及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种奥氏体不锈钢焊丝及其制备方法和应用，属于金属材料加工技术领域。该焊丝的化学成分按重量百分比表示为C：≤0.03％，Si：0.3‑0.6％，Mn：4.0‑10.0％，Cr：18.0‑22.0％，Ni：16.0‑20.0％，Mo：3.5‑5.5％，Cu：≤0.50％，S：≤0.010％，P：≤0.020％，N：0.12‑0.30％，余量为铁和杂质。上述焊丝适用于焊接LPG和LNG容器中的304L和316L不锈钢。该焊丝的焊缝熔敷金属焊态室温抗拉强度Rm≥600MPa，屈服强度RP0.2≥380MPa，断后伸长率A≥35％，‑196℃冲击吸收功≥80J。

技术领域

本发明涉及一种奥氏体不锈钢焊丝及其制备方法和应用，属于金属材料加工技术领域。

背景技术

由于液氮和液氦的工业应用，以及液化天然气运输所用的超低温不锈钢容器和设备的应用，对奥氏体不锈钢材料的焊接提出了很高的要求。

无磁奥氏体不锈钢和海洋工程沉孔检测设备中的316L不锈钢，以及LPG和LNG容器中304L、316L、317L等不锈钢具有良好的超低温韧性，本体的低温韧性虽然很好，可维持到适于超导应用的液氦温度-269℃，但焊接材料的配套却并不匹配。现有焊接材料中，9Ni钢焊接用ERNiCrMo-4、ERNiCrMo-6等镍基合金可以满足上述指标，但是由于该类焊材与母材合金成分差异较大，热膨胀系数差别大，在焊接过程中会带来较大的焊接变形和热裂纹等问题。因此，提供一种奥氏体不锈钢焊丝作为超低温不锈钢容器的焊接材料是十分必要的。

发明内容

本发明为了解决现有上述技术问题，提供一种奥氏体不锈钢焊丝及其制备方法和应用。

本发明的技术方案：

一种奥氏体不锈钢焊丝，该焊丝的化学成分按重量百分比表示为：

C：≤0.03％，Si：0.3-0.6％，Mn：4.0-10.0％，Cr：18.0-22.0％，Ni：16.0-20.0％，Mo：3.5-5.5％，Cu：≤0.50％，S：≤0.010％，P：≤0.020％，N：0.12-0.30％，余量为铁和杂质。

进一步限定，C≤0.015％，S≤0.005％，P≤0.010％，Cr：19.0-21.0％，Ni：18.0-20.0％。

进一步限定，奥氏体不锈钢焊丝通过冶炼、轧制、热处理和拉拔工艺制备。

上述奥氏体不锈钢焊丝的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

S1，冶炼：冶炼温度为1200℃-1250℃，保温时间为1.5-3h；

S2，轧制：冶炼完成后，炉冷至1050-1100℃取出锻造成圆棒，轧制成φ5.5mm盘条；

S3，热处理：将S2获得的盘条加热至1050℃保温1.5-3h；

S4，拉拔：将经过S3处理后的盘条在1050℃的氢退条件下拉拔成1.2mm的焊丝。

上述奥氏体不锈钢焊丝用于焊接无磁奥氏体不锈钢和海洋工程沉孔检测设备中的316L不锈钢。

上述奥氏体不锈钢焊丝用于用于焊接LPG和LNG容器中的304L和316L不锈钢。

应用上述奥氏体不锈钢焊丝的焊接方法，采用MAG焊接方式，电流类型为DCEP，保护气体由体积含量为98％的Ar和体积含量为2％的CO₂组成，焊接过程中气体流量为16-22L/min，焊接电流为200-240A，电弧电压为26-30V，焊接速度为250-350mm/min，层间温度为100-150℃。

本发明具有以下有益效果：