[发明专利]具有低氢高韧性的低温钢用无缝药芯焊丝及其制备方法

说明书

具有低氢高韧性的低温钢用无缝药芯焊丝，该无缝药芯焊丝由低碳钢带外皮和药芯粉组成，用于LPG船和液化石油储罐中低温钢的焊接，按质量百分比计，药芯粉由以下组分混合而成：金红石30‑40%、氟化钠0.5‑1%、锰硅合金10‑16%、锆英砂1‑2%、稀土硅铁5‑9%、镍粉10‑12%、镁粉3‑5%、硼铁0.3‑0.6%、钛粉1‑5%、钛酸钾2‑4%、镁砂0.5‑1%、磁铁矿1‑2%和铁粉12‑14%。本发明的无缝药芯焊丝，在低温下具有较高的冲击韧性，可适用于全位置焊接，并具有良好的焊接工艺性，同时还具有良好的耐海水腐蚀性能，以及超低扩散氢。主要用于LPG船、液化石油储罐等低温钢的焊接。

技术领域

本发明涉及焊接材料技术领域，具体的说是一种具有低氢高韧性的低温钢用无缝药芯焊丝。

背景技术

石油战略储备是一个国家能源安全体系最重要的一个环节，要保证经济安全稳定持续的运行，必须保证有足够的安全战略储备。近年来随着经济及工业的全方面发展，我国对各种能源的需求量越来越大，液化石油气（LPG）、丙烷等作为能源储备物资，其储备量也逐年增加。LPG是一个全球性产业，LPG的产地和需求地都相距遥远，其运输一般都采用液化方式，在海上基本采用LPG船进行运输。生产、储备和运输这些液化石油气的设备和构件都在低温下工作,但低温下使用的压力容器、管道和设备等的低温脆性破坏时有发生,对社会造成不良影响。因此,人们对低温下使用的材料包括焊接材料的韧性提出了更高的要求。为保证LPG使用储罐在低温、高压环境下的良好性能，储罐的纵缝焊接使用熔化极气体保护焊。

近年来国内的钢厂致力于研发LPG船用碳锰低温钢板，逐渐取代进口钢板，改善了LPG船用低温碳钢大量依赖日本进口的局面，使LPG船用低温钢板日趋国产化。而在该低温钢配套焊材的使用上，目前我国主要依赖进口日本、韩国的焊材。进口焊材价格贵、供货周期长，增加建造成本。因此，发展LPG船用低温钢配套焊材国产化应用具有重要意义，降低受制于国外焊材公司的风险，满足我国战略石油储备对焊接技术与材料的迫切需求。

建造LPG低温储罐常用的焊接方法有焊条电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊等。焊条电弧焊主要依赖手工焊、焊接效率低；埋弧自动焊适合的焊接位置较少，全位置焊接尤其是储罐的纵缝焊接受到限制。药芯焊丝作为一种气体保护焊，其自动化程度较高，焊接效率得到极大的提高，且焊接工艺性较好的药芯焊丝可适用于全位置焊接。

目前市场上应用较多的药芯焊丝为有缝药芯焊丝。相对于传统的有缝药芯焊丝，无缝药芯焊丝具有：⑴超低扩散氢，有效降低焊缝金属的裂纹发生率，耐气孔性能高；⑵抗吸潮性极强，长时间储存于潮湿环境中也不需要再次烘干；⑶焊丝表面可以实施镀铜处理，焊丝耐锈性能提高；⑷外皮钢带没有间隙，送丝性能和焊丝对准性优异，电弧更加稳定。

目前检索到的相关专利有：一种用于焊接低温钢的药芯焊丝及其制备方法CN104439760A，该发明侧重于一种制造方法，且药芯粉中包括硅灰石、萤石等多种碱性氧化物，药芯中碱性氧化物含量较高时，焊接的工艺性会变得较差。一种含镍量少于1%的低温钢药芯焊丝CN106041362A，该发明中，镍含量小于1%，镍作为一种奥氏体形成元素，在适当的范围内可提高焊接金属的低温冲击功。该发明的药芯焊丝配方中降低镍含量，虽然能够减少原材料成本，但焊材在低温下能够承受的冲击功降低，使用效果差。一种低温钢药芯焊丝CN104400250A，该发明的前期脱氧剂为铝镁合金，其产物中的氧化铝为中性氧化物，容易在焊缝中形成夹渣，不利于焊缝的低温韧性。

目前，现有技术中还没有能够适用于全位置焊接、且焊接工艺性良好，并具有显著低温韧性的无缝药芯焊丝。

发明内容

本发明的技术目的为：提供具有低氢高韧性的低温钢用无缝药芯焊丝，该焊丝在低温下具有较高的冲击韧性，可适用于全位置焊接，并具有良好的焊接工艺性，同时还具有良好的耐海水腐蚀性能，以及超低扩散氢。主要用于LPG船、液化石油储罐等低温钢的焊接。