[发明专利]LNG结构及船用9镍钢焊接用反比例配方高碱度渣系镍基焊条

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍基焊接材料，特别是一种反比例配方新型高碱度渣系的LNG结构及船用9镍钢(亦称9％Ni钢)焊接用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镍钢焊接用反比例配方高碱度渣系镍基焊条，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镍钢焊接用反比例配方高碱度渣系镍基焊条，包括焊芯及裹覆于焊芯表面的药皮，其特征在于：所述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5～10％、萤石20～30％、碳酸锶5～11％、金属铬24～30％、金属锰4～10％、钼8～13％、钨铁1～5％、铌铁3～8％、有机物0.5～1.5％、纯碱0.5～1.5％、硅铁2～4％、钛铁1～3％，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反比例配方高碱度渣系镍基焊条。

作为进一步改进，所述的萤石在所述药皮中的重量百分比与所述大理石和碳酸锶在所述药皮中的重量百分比的总和之比在5/4～15/7之间，即萤石在药皮中的重量百分比/大理石和碳酸锶在药皮中的重量百分比的总和＝5/4～15/7。

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％，萤石中CaF₂含量≥96％，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％，金属钼中含Mo量≥99％，钛铁中Ti含量为25～35％，硅铁中Si含量为40～45％，碳酸锶中SrCO₃含量≥98％，纯碱中Na₂CO₃≥98％。