[发明专利]LNG结构及船用9镍钢焊接用新型渣系镍基焊条

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍基焊接材料，特别是一种适用于LNG结构及船用9镍钢(亦称9％Ni钢)焊接的新型渣系ENiCrFe-9镍基焊条。

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长，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。近10年来，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都呈稳步增长态势，预计到2020年全球天然气贸易量的40％将是液化天然气LNG(Liquefied Natural gas)。LNG的发展带动了LNG产业的发展，LNG产业包括生产、运输、储存、接收及应用五个阶段。在LNG运输中LNG船是整个运输环节的重要部分。由于LNG是将天然气冷却至-163℃，即LNG船是在-162℃低温下运输液化气的专用船舶，是一种“海上超级冷冻车”，即工作环境要求制造LNG船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1944年美国国际镍公司开发的W_(Ni)-9％的中合金钢，它是一种低碳调质钢。这种钢材在极低温度下具有良好的韧性和高强度，使用温度最低可达-196℃，而且与奥氏体不锈钢和铝合金相比具有热胀系数小、经济性好的优点，自1960年研究证明不进行焊后消除应力热处理亦可安全使用以来，9Ni钢就成为用于制造大型LNG储罐的主要材料之一。9Ni钢的主要特点是高镍含量、高纯净度、较高强度、高的低温冲击韧性、焊接性好，其化学成分为：Ni：8.5～9.5％、C：0.0005～0.012％、Si：0.05～0.4％、Mn：0.30～0.80％、S≤0.005％、P≤0.008％、Mo：0.05～0.013％、V≤0.01％。9Ni钢的力学性能为：抗拉强度Rm：680～820MPa、屈服强度ReH≥570MPa、伸长率A≥20％、-196℃KV≥100J。

随着我国能源战略的调整，LNG产业在我国一直保持迅猛发展的势头，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，但是目前9Ni钢焊接电焊条对品种和性能还远远满足不了9Ni钢焊接技术的发展。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种LNG结构及船用9镍钢焊接用新型渣系镍基焊条，与LNG结构及船用9Ni钢焊接要求相匹配，以达到使熔敷金属在-196℃下具有与母材相匹配的低温冲击韧性、较高的抗拉强度和屈服强度的效果，使得9Ni钢在LNG船上应用时能够充分发挥母材本身的优良性能，同时焊条在焊接时具有良好的工艺性能。

本发明的技术方案是：

一种LNG结构及船用9镍钢焊接用新型渣系镍基焊条，包括焊芯及裹覆于焊芯表面的药皮，该焊芯的化学成分及其重量百分比含量为：C≤0.02％，S≤0.01％，P≤0.01％，Ni≥99.0％，其余元素含量≤0.50％，各成分总量为100％。

作为进一步改进，所述的药皮中粉料的成分及其重量百分比含量为：大理石5～15％、冰晶石14～23％、金红石5～10％、碳酸钡5～10％、金属铬22～28％、金属锰4～7％、钼5～8％、钼铁3～8％、钨铁2～4％、铌铁3～7％、有机物0.5～1.5％、钛酸钾0.5～1.5％、硅铁1～3％、钛铁1～4％，各成分总量为100％；将各成分的粉料按照比例均匀混合，再加入占所述药皮中粉料的质量16％～35％的水玻璃均匀混合，然后送入压涂机内按照常规方法将其裹覆于所述焊芯上，最后经过低温烘焙以及高温烘焙后即成为所述新型渣系镍基焊条。

作为进一步改进，所述的药皮中各粉料的主要成分的质量百分比含量如下：大理石中CaCO₃含量≥96％；冰晶石中F含量≥53％，Na含量≤31％，Al含量≥13％；铌铁中Nb含量为50～65％；钨铁中W含量为70～80％；金属铬中Cr含量≥99％，金属锰中Mn含量≥99％；金属钼中Mo含量≥99％；钼铁中Mo含量为55～65％，钛铁中Ti含量为25～35％；硅铁中Si含量为40～45％；碳酸钡中BaCO₃含量≥98％；钛酸钾中TiO₂含量≥70％，K₂O含量为17～21％。

作为进一步改进，所述的水玻璃为钠水玻璃、钾水玻璃或者钾钠水玻璃，其波美浓度为41°～43°之间。

作为进一步改进，所述的低温烘焙的温度为100～150℃；高温烘焙的温度为300～350℃。

本发明的药皮原材料中各成分的主要作用如下：