[發明專利]一種船用5Ni鋼埋弧焊接方法

有效

• 申請號: 202010832616.0
• 申請日: 2020-08-18
• 公開（公告）號: CN112192001B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 劉朝霞;許曉紅;白云;劉俊;孟羽;周永浩;武金明;陳翀
• 申請（專利權）人: 江陰興澄特種鋼鐵有限公司
• 主分類號: B23K9/18
• 分類號: B23K9/18;B23K9/235;B23K9/32;B23K35/30
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 趙海波

本發明涉及一種船用5Ni鋼埋弧焊接方法，(1)以抗拉強度為630～670MPa的船用5Ni鋼作為拼接母材；匹配的焊接材料：焊接材料抗拉強度630～710MPa，焊絲直徑為φ2.4mm以上，牌號為INCO?WELD Filler Metal C?276，焊劑為INCOFLUX 9；(2)拼接材料的埋弧焊接坡口采用K型坡口；(3)焊接參數：焊接電流410±10A、焊接電壓為32±1V、焊接速度為27±2cm/min、焊接線能量30±3KJ/cm，連續對相同板厚的拼接母材的對接接頭施焊，直至焊縫填滿為止，并在每道次焊接后采用鋼絲刷清理焊道；焊劑烘烤制度為350℃×1h；層間溫度控制在≤80℃。埋弧焊對焊接接頭抗拉強度、焊接接頭焊縫、熔合線、熱影響區等沖擊吸收能量值均達到較高水平，焊接接頭具有優良的低溫沖擊韌性及冷彎性能。

技術領域

本發明涉及高Ni鋼的焊接方法，尤其涉及船用5Ni鋼的焊接方法。

背景技術

隨著石油化學工業的發展，液化石油氣船、以及經石油裂化、液化得到的液化乙烯船、丙烷船通常采用強度高、低溫韌性好、延伸率高、剩磁低的5Ni鋼建造。通常5Ni鋼Ni含量介于4.7～5.3％之間，由于5Ni鋼的Ni含量高，不僅給鋼材生產制造帶來一系列難題，也給后續廠家焊接、成型帶來使用問題。國內已有少數幾家鋼企開發成功滿足船級社規范要求的船用5Ni鋼，也在慢慢開始投放市場。但是在焊接方面，特別是埋弧焊接方面仍存在低溫韌性、以及焊接后冷彎性能不穩定，難以滿足船級社可焊性試驗要求。

經檢索，中國專利CN10852661A公開了一種鎳基實心焊絲氣體保護焊接方法實現了5Ni鋼、9Ni鋼氣體保護焊，但是文獻中僅對9Ni鋼焊接進行了具實施例說明，至于5Ni鋼用該方法焊接效果如何，沒有具體說明。解決5Ni鋼可焊性差的難題，是船業的發展中重要的一環。

發明內容

本發明選擇合適的5Ni鋼板，配套焊材以及相應的埋弧對接焊工藝匹配，并進行系列的可焊性力學性能測試，結果表明，本發明船用5Ni鋼埋弧焊接完全滿足船級社可焊性試驗要求。

具體地，本發明目的在于提供一種船用5Ni鋼的埋弧焊接工藝，該工藝焊接前不預熱、焊后無需熱處理，具體如下

(1)以抗拉強度為630～670MPa的船用5Ni鋼作為拼接母材；匹配的焊接材料：焊接材料抗拉強度630～710MPa，焊絲直徑為φ2.4mm以上，牌號為INCO-WELD Filler Metal C-276，焊劑為INCOFLUX 9；

(2)拼接材料的埋弧焊接坡口采用K型坡口，坡口角度為45°，鈍邊為5mm；

(3)焊接參數：焊接電流410±10A、焊接電壓為32±1V、焊接速度為27±2cm/min、焊接線能量30±3KJ/cm，連續對相同板厚的拼接母材的對接接頭施焊，直至焊縫填滿為止，并在每道次焊接后采用鋼絲刷清理焊道；焊劑烘烤制度為350℃×1h；層間溫度控制在≤80℃。

優選地，本申請焊接方法適用于40mm～50mm厚的所述拼接材料。

本申請關鍵在于，焊接所采用的焊絲化學組分及質量百分比為，C：≤0.03％，Si：0.10～0.40％，Mn：0.2～1.0％，P：≤0.020％，S：≤0.030％，Cr：14～18％，Ni：53～60％，W：3.0～4.5％，Fe：4.0～7.0％，Mo：15.0～17.0％，余量為不可避免的雜質元素。

通過上述船用5Ni鋼埋弧焊接方法獲得的兩拼接母材的焊接接頭經試驗焊縫超聲波探傷結果達到GB/T 11345-1989標準規定的要求I級要求。

通過上述船用5Ni鋼埋弧焊接方法獲得的兩拼接母材的焊接接頭的抗拉強度介于620～660MPa，彎心直徑D＝4a，180℃正反冷彎合格，-130℃極低溫橫向沖擊韌性值穩定，其中焊縫處≥70J，熔合線≥60J，HAZ≥100J，母材≥180J，滿足船級社可焊性認證及生產要求，即顯著高于船級社規范要求的-110℃的極低溫橫向沖擊韌性值≥27J。