[發明專利]一種焊接LNG船儲罐用9Ni鋼的新渣系電焊條

有效

• 申請號: 201410009476.1
• 申請日: 2014-01-09
• 公開（公告）號: CN103753051A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 何國;王皇;秦仁耀
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/368;B23K35/365
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 祖志翔

技術領域

本發明涉及一種鎳基焊接材料，特別是一種適于焊接LNG船儲罐用9Ni鋼（亦稱9%Ni鋼）的新渣系鎳基電焊條。

背景技術

LNG（Liquefied?Natural?gas，液化天然氣）船是指將LNG從液化廠運往接收站的專用船舶。由于LNG是被降溫到-163℃液體狀態的天然氣，因此LNG船在運輸過程中必須將其保持在-163℃。因而工作環境要求制造LNG船的材料具有較好的低溫韌性以及在低溫環境中具有較好的強度。

鎳系低溫用鋼中9Ni鋼作為唯一可在-196℃低溫條件下服役的中合金低碳馬氏體型低溫鋼，在-196℃低溫條件下其沖擊吸收功可達200～300J，是深冷條件下韌性最好的材料，其優良的低溫韌性、較高的強度、較好的抗疲勞性能、較好的耐腐蝕性能、熱膨脹率小、能夠制造出大尺寸鋼板和優良的焊接性等優異性能，使其已成為制造大型LNG貯罐最關鍵的材料之一。9Ni鋼的化學成分為：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%；力學性能為：抗拉強度Rm：680～820MPa，屈服強度ReH≥570MPa，伸長率A≥20%，沖擊值在-196℃時≥100J。目前9Ni鋼已經廣泛應用于低溫深冷設備，但是目前與9Ni鋼焊接相匹配的焊接材料較少，這極大的限制了9Ni鋼焊接技術的發展。

發明內容

本發明的目的是填補現有技術的空白，提供一種焊接LNG船儲罐用9Ni鋼的新渣系電焊條，以達到與焊接9Ni鋼相匹配，并且使其熔敷金屬在-196℃下具有與母材相匹配的低溫沖擊韌性、較高的抗拉強度和屈服強度，從而使得9Ni鋼在LNG船儲罐上應用時能夠充分發揮母材本身的優良性能，同時焊條在焊接時電弧穩定、焊縫成形美觀、飛濺小、脫渣好、可進行全位置操作，焊縫能夠完全滿足LNG船儲罐的使用要求。

本發明的技術方案是：

一種焊接LNG船儲罐用9Ni鋼的新渣系電焊條，包括焊芯及裹覆于焊芯表面的藥皮，所述焊芯的成分及其重量百分比含量為：C≤0.02%，S≤0.01%，P≤0.01%，Ni≥99.0%，其余元素含量≤0.50%，各成分總量為100%。

進一步地，所述的藥皮中粉料的成分及其重量百分比含量為：大理石10～20%，金紅石15～25%，螢石4～10%，鈦白粉1～5%，鉀冰晶粉1～5%，金屬鉻10～25%，金屬錳3～10%，鉬鐵8～15%，鎢鐵1～5%，鈦鐵1～5%，鈮鐵5～10%，有機物0～3%，純堿0～3%，各成分總量為100%；將各成分的粉料按照比例均勻混合，再加入占所述藥皮總質量22%～30%的水玻璃均勻混合，然后送入壓涂機內按照常規方法將其裹覆于所述焊芯上，最后經過低溫烘焙以及高溫烘焙后即成為所述電焊條。

進一步地，所述的藥皮中各粉料的主要成分的質量百分比含量如下：大理石中CaCO₃含量≥96%，螢石中CaF₂含量≥96%，金紅石中TiO₂含量≥96%，鈦白粉中TiO₂含量≥99%，鈮鐵中Nb含量為50～65%，鎢鐵中W含量為70～80%，金屬鉻中Cr含量≥99%，金屬錳中Mn含量≥99%，鉬鐵中Mo含量為55～65%，鈦鐵中Ti含量為25～35%，鉀冰晶粉中F含量≥54%且K含量≥15%。

進一步地，所述的水玻璃為鈉水玻璃、鉀水玻璃或者鉀鈉水玻璃，其波美濃度為41°～43°之間。

進一步地，所述的低溫烘焙的溫度為100～150℃；高溫烘焙的溫度為200～300℃。

本發明的藥皮原材料中各成分的主要作用如下：

大理石：屬于造渣、造氣材料，大理石能增大熔渣堿度，增加了冶金去硫能力，降低了硅的滲入，增大了該渣系氣保護的比例，有利于渣的物化性質的改善，有利于脫渣和渣的保護效果。

水玻璃：水玻璃只是作為粘結劑，由于含有Na所以還有穩弧作用，但是過多過濃會造成焊速慢、飛濺大，渣的粘度提高，影響機械性能，其次模數過高促使藥皮快干性加強，使焊條藥皮易偏心，用時經高溫烘干后藥皮強度亦會降低。

金紅石：改善脫渣性，使電弧更加穩定；使焊縫成形美觀、熔渣覆蓋良好、減小飛濺。

有機物：少量有機物可以改善壓涂性能。

鉀冰晶粉：鉀冰晶粉含有易電離元素K，使得電弧穩定；含有Al可以脫氧，減少氧元素進入焊縫；含有F可以去氫，減少焊縫的含氫量。