[發明專利]超低溫奧氏體不銹鋼實芯焊絲

無效

• 申請號: 201210558650.9
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103042316A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 束潤濤
• 申請（專利權）人: 武漢市潤之達石化設備有限公司;束潤濤
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本技術涉及到奧氏體不銹鋼的焊接材料領域。

背景技術

由于液氮和液氦的工業應用，以及液化天然氣運輸所用的超低溫不銹鋼容器和設備的應用，對奧氏體不銹鋼材料的焊接提出了很高的要求。

????在超低溫環境中使用性能最好的就是超低碳奧氏體不銹鋼，而這些材料在超低溫環境中使用必須保持奧氏體組織的相對穩定，但在不銹鋼焊接理論中，并不強調焊縫金屬中奧氏體組織的穩定性，反而強調要增加部分鐵素體的范圍，反之容易導致焊接熱裂紋的產生。相反，在超低溫不銹鋼的使用環境中，一定要保持奧氏體組織的穩定性，控制鐵素體范圍的擴大。而含氮的不銹鋼如304LN、316LN、317LN等不銹鋼具有良好的超低溫韌性，本體的低溫韌性雖然很好，但焊接材料的配套卻并不匹配，國內現有選配的焊接材料并不理想。

發明專利200810040897.5一種不銹鋼焊絲及其焊接工藝，主要用于馬氏體和鐵素體不銹鋼的焊接，與本發明的技術領域有很大區別。

發明專利201110308343.0一種高強韌性全奧氏體不銹鋼焊絲，雖然強調了提高焊縫金屬的韌性，但與本發明的技術內容和用途還是有較大的區別。

???????本發明的目的，就是要開發一種不銹鋼焊縫中鐵素體含量極低、韌性很好的奧氏體不銹鋼焊絲，以滿足高等級不銹鋼焊縫在超低溫狀態下具有良好的組織和低溫韌性。

發明內容

針對超低溫不銹鋼材料，一定要考慮焊縫金屬的低溫韌性，低溫韌性又必須要有足夠的99%以上的奧氏體組織，而想要保持奧氏體組織的穩定，必須要抑制鐵素體組織的擴大，在這種情況下，不僅要提高Mn和Ni的含量,還必須要在焊縫金屬中保持與母材基本一致的氮元素。

氮是非常強烈地形成并穩定奧氏體且擴大奧氏體相區的形成元素，氮形成奧氏體的能力約相當于鎳的30倍，此外氮元素固溶強化作用明顯，可以顯著提高材料的強度，而斷裂韌性并不降低。在焊接過程中，會燒損20%左右，如果焊接材料中沒有氮元素，或氮元素很低，也將導致焊縫金屬性能的下降。所以，本發明的目的是以穩定并提高材料的奧氏體組織為目的，來大幅提高焊縫金屬的低溫韌性。

綜上所述，本發明開發的超低溫焊絲的化學成分如下：

????C：≤0.03%，Si：≤1.00%，?Cr:18.0～26.0%，Ni：10～25%，Mo：0～5.5%，Mn：1.5～7.0%，N：0.05～0.25%，S≤0.015，P≤0.015%，RE：0～0.6%，余量為Fe。

????本技術的特點是盡可能的將有害的C含量控制的更低；Si是鐵素體形成元素，也應進行最小指標的控制；Cr和Ni含量盡可能都比母材高2%以上；Mn是很有效的奧氏體形成元素，焊絲中添加的量應高于母材；N是最有效的強奧氏體形成元素；S和P作為雜質成分要控制得越低越好；添加稀土的目的是在細化晶粒的同時提高材料的韌性。

技術思路是將影響間隙化合物的C進行嚴格控制，將影響材料韌性和塑性的S、P含量也進行嚴格控制，將能夠穩定并擴大奧氏體組織的Ni、Mn、N作為合金元素的合金含量進行增加，以達到并符合焊縫金屬在超低溫環境中的使用要求。因為N在焊接過程中會有少量燒損，所以在實際應用中應將N的成分規定為母材的1.2～1.5倍。

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具體實施方式???

用真空冶煉技術，冶煉出所需要的化學成分配方的棒坯料，經過固溶退火處理后，通過多次拉拔成?5.0mm以下各種規格的焊絲，?2.5～5.0mm的焊絲用作埋弧焊，?0.6～1.6mm可以用作氣體保護焊，?0.6～2.0mm的焊絲可以用作手工和自動氬弧焊。

實施例1，焊接304L的不銹鋼焊絲成分：

????C：≤0.03%，Si：≤0.60%，?Cr:19.0～22.0%，Ni：10～12%，Mo：0%，Mn：2.0～4.0%，N：0.05～0.10%，S≤0.015，P≤0.015%，RE：0.10%（加入量），余量為Fe。

實施例2，焊接316LN的不銹鋼焊絲成分：

????C：≤0.03%，Si：≤0.60%，?Cr:22.0～26.0%，Ni：12～15%，Mo：2.5～3.5%，Mn：4.0～6.5%，N：0.12～0.18%，S≤0.015，P≤0.015%，RE：0.10%（加入量），余量為Fe。

在國際熱核聚變實驗堆焊接試驗的項目中使用了本技術方案實施例2的焊絲，焊接性能良好，其焊縫金屬完全可以滿足316LN在超低溫環境中使用。