[發明專利]一種奧氏體輕質鋼適用的低氫型焊條及制備方法

有效

• 申請號: 202210463967.8
• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號: CN114905187B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 王青峰;劉日平;張新宇;金強;楊證;耿路路;彭嘉婧;張春祥
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/32;B23K35/36;B23K35/40
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 王苑祥

本發明公開了一種奧氏體輕質鋼適用的低氫型焊條及制備方法，屬于特種合金焊材領域，所述焊條包括合金焊芯和附著在合金焊芯外表面的藥皮，本發明公開了合金焊芯、藥皮的化學組分以及制備方法。本發明的焊條能夠有效地焊接高錳、高碳的高強度輕質鋼，特別是用于450Mpa級高強度奧氏體輕質鋼材的重要施工場合，能夠得到強度與韌性與本體鋼材相適配的焊接頭和焊縫，達到重點工程的施工的高質量要求。

技術領域

本發明屬于特種合金焊材領域，涉及到海洋環境下專用高強度奧氏體輕質鋼適用的低氫型焊條及其制備方法。

背景技術

隨著社會經濟的不斷發展，能耗過高及環境非標排放等一系列問題日益嚴重。其解決方案，一方面是采用清潔能源代替現有燃料動力，另一方面是通過交通運載裝備減重從而減負降耗限定污染指數。因此，交通運載裝備減重量和增強度并舉的創新方法歷來是本領域一個節能環保的重要研究思路。Fe-Mn-Al-C系合金鋼通過加入輕量化元素Al（一般5%以上）以降低材料質量密度，同時加入適量Mn、C等奧氏體穩定化元素，會促進輕質、高強、增加塑韌性等多項高性能指標。此類輕質鋼的發明思路，被廣泛應用在現有技術領域。另外，作為運載裝備的此類輕質鋼，焊接是其工程施工中的主要連接方式，借助焊條的電弧焊又是常用的焊接方法。但目前現有技術中，與高強度奧氏體輕質鋼配套適用而又性能優異的氫型焊條卻極為少見。

對比現有專利文獻發現，中國發明專利CN201910008172.6公開了“一種用于超低溫高錳鋼手工電弧焊接的低氫型焊條”, 是與本發明技術領域接近的一個文獻。其原料組份以重量份數比計包括：C:0.30~0.75 %，Mn:20~26 %，Cr:3.0~5.5 %，Ni:6.5~8.5，P:≤0.001 %，S:≤0.002%，余量為Fe和不可避免的雜質。其焊縫成型良好，但是在面臨450Mpa級高強度焊奧氏體輕質鋼為施工工件時，焊縫強度明顯低于施工質量要求，無法實現此級高強度焊奧氏體輕質鋼材料焊接連接質量要求。

中國發明專利CN202010456712.X公開了“一種超低溫高錳鋼的電弧焊焊條及制備方法”，是另一個與本發明技術領域接近的一個文獻。其焊芯原料以重量份數計包括：C:0.30~0.75 %，Mn:19~25 %，Cr:3.0~5.5 %，Ni:3.5~5.5，Mo:3.5~5.5 %，W:2.5~4.0 %，P:≤0.010 %，S:≤0.006%，余量為Fe和不可避免的雜質。其形成的焊縫金屬具有超低溫高韌性的特點，強度可以與高強度的奧氏體輕質鋼相匹配。但是無法解決如下問題：因高強度輕質鋼中Al含量較高時，所焊接時基體材料中Al會借助短暫的高溫形成擴散到焊縫中會形成過量的Al₂O₃夾雜，如果不采用其他有效措施就可能導致焊縫力學性能指標降低、超標，甚至會造成工程施工的重大隱患。

綜上所述，現有技術中的焊條產品和相關專利文獻中所涉及到的技術指標，要么焊縫強度級別與450MPa級奧氏體輕質鋼本體材料不匹配，要么無法解決上述輕質鋼Al含量較高的狀態下可能導致的焊縫中Al₂O₃夾雜較多、力學性能嚴重降低帶來的隱患。為此，探索一種與450MPa級高強度奧氏體輕質鋼相適配的專用低氫型焊條，已經成為市場的剛需。

發明內容

本發明目的是提供一種與奧氏體輕質鋼適用的低氫型焊條及其制造工藝，解決450MPa級高強度奧氏體輕質鋼材高效、高質焊接工程的需求和克服現有技術的缺陷和隱患。

本發明為一種奧氏體輕質鋼適用的低氫型焊條，結構中包括合金焊芯和附著在焊芯外表面的藥皮，關鍵在于合金焊芯的化學組份按質量百分比計算包括：C:0.40～0.55%，Mn:20～28%，Si:0.8～1.2%，Cr:2.0～5.0%，Ni:1.0～3.0%，Mo:0.5～3.5%，P≤0.005%，S≤0.003%，其余為鐵和不可避免的雜質。