專利名稱：超低溫奧氏體不銹鋼實(shí)芯焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)涉及到奧氏體不銹鋼的焊接材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于液氮和液氦的エ業(yè)應(yīng)用，以及液化天然氣運(yùn)輸所用的超低溫不銹鋼容器和設(shè)備的應(yīng)用，對(duì)奧氏體不銹鋼材料的焊接提出了很高的要求。在超低溫環(huán)境中使用性能最好的就是超低碳奧氏體不銹鋼，而這些材料在超低溫環(huán)境中使用必須保持奧氏體組織的相對(duì)穩(wěn)定，但在不銹鋼焊接理論中，并不強(qiáng)調(diào)焊縫金屬中奧氏體組織的穩(wěn)定性，反而強(qiáng)調(diào)要増加部分鐵素體的范圍，反之容易導(dǎo)致焊接熱裂紋的產(chǎn)生。相反，在超低溫不銹鋼的使用環(huán)境中，一定要保持奧氏體組織的穩(wěn)定性，控制鐵素體范圍的擴(kuò)大。而含氮的不銹鋼如304LN、316LN、317LN等不銹鋼具有良好的超低溫韌性，本體的低溫韌性雖然很好，但焊接材料的配套卻并不匹配，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有選配的焊接材料并不理想。發(fā)明專利20081 0040897. 5 一種不銹鋼焊絲及其焊接エ藝，主要用于馬氏體和鐵素體不銹鋼的焊接，與本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域有很大區(qū)別。發(fā)明專利201110308343.0 —種高強(qiáng)韌性全奧氏體不銹鋼焊絲，雖然強(qiáng)調(diào)了提高焊縫金屬的韌性，但與本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容和用途還是有較大的區(qū)別。本發(fā)明的目的，就是要開(kāi)發(fā)ー種不銹鋼焊縫中鐵素體含量極低、韌性很好的奧氏體不銹鋼焊絲，以滿足高等級(jí)不銹鋼焊縫在超低溫狀態(tài)下具有良好的組織和低溫韌性。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)超低溫不銹鋼材料，一定要考慮焊縫金屬的低溫韌性，低溫韌性又必須要有足夠的99%以上的奧氏體組織，而想要保持奧氏體組織的穩(wěn)定，必須要抑制鐵素體組織的擴(kuò)大，在這種情況下，不僅要提高M(jìn)n和Ni的含量，還必須要在焊縫金屬中保持與母材基本一致的氮元素。氮是非常強(qiáng)烈地形成并穩(wěn)定奧氏體且擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的形成元素，氮形成奧氏體的能力約相當(dāng)于鎳的30倍，此外氮元素固溶強(qiáng)化作用明顯，可以顯著提高材料的強(qiáng)度，而斷裂韌性并不降低。在焊接過(guò)程中，會(huì)燒損20%左右，如果焊接材料中沒(méi)有氮元素，或氮元素很低，也將導(dǎo)致焊縫金屬性能的下降。所以，本發(fā)明的目的是以穩(wěn)定并提高材料的奧氏體組織為目的，來(lái)大幅提高焊縫金屬的低溫韌性。綜上所述，本發(fā)明開(kāi)發(fā)的超低溫焊絲的化學(xué)成分如下
C :彡 0. 03%, S1:彡1. 00%, Cr: 18. 0 26. 0%, N1: 10 25%，Mo 0 5. 5%, Mn :1. 5 7. 0%, N :0. 05 0. 25%, S 彡 0. 015，P 彡 0. 015%, RE 0 0. 6%，余量為 Fe。本技術(shù)的特點(diǎn)是盡可能的將有害的C含量控制的更低；Si是鐵素體形成元素，也應(yīng)進(jìn)行最小指標(biāo)的控制；Cr和Ni含量盡可能都比母材聞2%以上；Mn是很有效的奧氏體形成元素，焊絲中添加的量應(yīng)高于母材；N是最有效的強(qiáng)奧氏體形成元素；S和P作為雜質(zhì)成分要控制得越低越好；添加稀土的目的是在細(xì)化晶粒的同時(shí)提高材料的韌性。技術(shù)思路是將影響間隙化合物的C進(jìn)行嚴(yán)格控制，將影響材料韌性和塑性的S、P含量也進(jìn)行嚴(yán)格控制，將能夠穩(wěn)定并擴(kuò)大奧氏體組織的N1、Mn、N作為合金元素的合金含量進(jìn)行增加，以達(dá)到并符合焊縫金屬在超低溫環(huán)境中的使用要求。因?yàn)镹在焊接過(guò)程中會(huì)有少量燒損，所以在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)將N的成分規(guī)定為母材的1. 2 1. 5倍。
具體實(shí)施例方式 用真空冶煉技術(shù)，冶煉出所需要的化學(xué)成分配方的棒坯料，經(jīng)過(guò)固溶退火處理后，通過(guò)多次拉拔成05. Omm以下各種規(guī)格的焊絲，02. 5 5. Omm的焊絲用作埋弧焊，00. 6 1. 6mm可以用作氣體保護(hù)焊，00. 6 2. Omm的焊絲可以用作手工和自動(dòng)氬弧焊。實(shí)施例1，焊接304L的不銹鋼焊絲成分
C :≤ 0. 03%, S1: ≤0. 60%, Cr: 19. 0 22. 0%, N1:10 12%，Mo :0%，Mn :2. 0 4. 0%,N :0. 05 0. 10%, S≤ 0. 015，P ≤ 0. 015%, RE :0. 10% (加入量)，余量為 Fe。實(shí)施例2，焊接316LN的不銹鋼焊絲成分
C :彡≤ 0. 03%, Si .く 0. 60%, Cr:22. 0 26. 0%,N1:12 15%，Mo :2. 5 3. 5%,Mn :4. 0 6. 5%, N :0. 12 0. 18%, S ≤ 0. 015，P ≤0. 015%, RE :0. 10% (加入量)，余量為 Fe。在國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆焊接試驗(yàn)的項(xiàng)目中使用了本技術(shù)方案實(shí)施例2的焊絲，焊接性能良好，其焊縫金屬完全可以滿足316LN在超低溫環(huán)境中使用。以下是316LN不銹鋼材料，用本發(fā)明的技術(shù)成果焊接的技術(shù)數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種“超低溫奧氏體不銹鋼實(shí)芯焊絲”，其特征在于，所述超低溫實(shí)芯焊絲的化學(xué)成分為 C :≤ 0. 03%, S1:≤1. 00%, Cr: 18. 0 26. 0%, N1: 10 25%，Mo 0 5. 5%, Mn 1. 5 7. 0%, N :0. 05 0. 25%, S ≤ 0. 015，P ≤ 0. 015%, RE 0 0. 6%，余量為 Fe。
2.如權(quán)利要求書(shū)I所述的奧氏體不銹鋼實(shí)芯焊絲，經(jīng)真空冶煉成棒坯料，通過(guò)多次拉拔成05. Omm以下各種規(guī)格的焊絲，其中02. 5 5. Omm的焊絲用作埋弧焊，00. 6 1. 6mm的焊絲用作氣體保護(hù)焊，00. 6 2. Omm的焊絲用作手工和自動(dòng)氬弧焊。
全文摘要
本發(fā)明針對(duì)超低溫不銹鋼材料要求具有良好低溫韌性的特點(diǎn),提出了一種不銹鋼合金焊絲,可以保證焊縫金屬的奧氏體組織達(dá)到99%以上，焊縫中心在77K下的沖擊韌性可以達(dá)到100J左右，具有良好的低溫韌性，其焊絲的合金成分為C≤0.03%，Si≤1.00%，Cr:18.0～26.0%，Ni10～25%，Mo0～5.5%，Mn1.5～7.0%，N0.05～0.25%，S≤0.015，P≤0.015%，RE0～0.6%，余量為Fe。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于超低溫不銹鋼壓力容器和特殊結(jié)構(gòu)的焊接技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B23K35/40GK103042316SQ201210558650
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者束潤(rùn)濤 申請(qǐng)人:武漢市潤(rùn)之達(dá)石化設(shè)備有限公司, 束潤(rùn)濤