CN114829060A - 用于制造lng罐的不锈钢焊丝 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造LNG罐的不锈钢焊丝,更加详细而言,涉及一种通过调节Ni、Mn、Mo以及Cr的含量能够获得抗拉强度和冲击值优异的焊接金属的用于制造LNG罐的不锈钢焊丝。本发明的用于制造LNG罐的不锈钢焊丝具有如下所述的效果:调节Ni、Mn、Mo、Cr的含量关系,在9%镍钢、高锰钢、不锈钢钢材的焊接中均可应用,能够获得焊接部极低温韧性优异的焊接金属。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造LNG罐的不锈钢焊丝,更加详细而言,涉及一种通过调节Ni、Mn、Cr以及Mo的含量能够获得强度和极低温冲击韧性优异的焊接金属的用于制造LNG罐的不锈钢焊丝。
背景技术
诸如液化天然气(LNG,Liquefied Natural Gas,沸点:-164℃)、液氧(LiquefiedOxygen,沸点:-183℃)、液氮(Liquefied Nitrogen,沸点:-196℃)等的液化气体需要极低温储存。因此,为了储存这些气体,需要由在极低温下具有足够韧性和强度的材料构成的压力容器等结构物。
作为可在液化气体氛围的低温下使用的材料,传统上,已使用Cr-Ni不锈钢合金或9%Ni钢以及5000系列铝合金等。但是,铝合金的合金成本高,由于强度,结构物的设计厚度增加,焊接施工性也不良,具有使用受限的问题。Cr-Ni不锈钢和9%Ni钢等,虽然克服了铝的强度较低的问题,但是由于包含高成本的镍,在应用中存在制造成本增加等问题。
另外,关于用于液化气体的结构钢的另一技术,已使用完全排除镍的所谓无镍(Ni-free)高锰钢。但是,这些技术由于热处理回收的增加,具有成本增加以及产生热处理设备负荷的问题。对此,韩国授权专利第10-135843开发了一种技术,通过将奥氏体而非铁素体作为主要组织来确保极低温韧性。
为了满足焊接后结构物的强度以及冲击值,用于焊接如上所述结构钢的传统焊丝被开发成,根据结构钢的物性,选择性地应用于9%Ni钢或不锈钢合金或高锰钢。但是,根据结构钢的材料有所限制时,在作业过程中会引起混乱,在经济侧面也不利。基于此,需要开发一种不受结构钢材料的限制就能够进行焊接并且焊接部的极低温韧性优异的焊接材料。
发明内容
发明要解决的技术问题
为了解决上述技术问题,本发明的目的在于,提供一种具有可用于LNG罐的物性的用于制造LNG罐的不锈钢焊丝。
解决问题的技术手段
为了实现上述目的,本发明提供一种用于制造LNG罐的不锈钢焊丝,在整个焊丝的组分中,以重量%计,
包含Ni:6.0~15.0重量%、Cr:13.0~25.0重量%、Mn:1.0~10.0重量%、Mo:5.0重量%以下(0重量%的情形除外)、Si:0.05~1.0重量%,并限制C:0.5重量%以下(0重量%的情形除外)、P+S:0.1重量%以下(0重量%的情形除外),并包含余量的Fe以及不可避免的杂质,
并满足下面的【关系式1】,
【关系式1】
{Cr+Mo}/{Ni+Mn+30(C+N)}>1。
另外,提供一种用于制造LNG罐的不锈钢焊丝,在整个焊丝的组分中,以重量%计,
包含Ni:6.0~15.0重量%、Cr:13.0~25.0重量%、Mn:1.0~10.0重量%、Si:0.05~1.0重量%,并限制C:0.5重量%以下(0重量%的情形除外)、P+S:0.1重量%以下(0重量%的情形除外),
并包含0.1~5.0重量%的选自Mo、W以及Nb所组成的组中的一种以上即Q,余量是Fe以及不可避免的杂质,
并满足下面的【关系式2】,
【关系式2】
{Cr+Q}/{Ni+Mn+30(C+N)}>1。
另外,提供一种用于制造LNG罐的不锈钢焊丝,在通过所述焊丝获得的堆焊金属成分中,以重量%计,
包含Ni:8.0~14.0重量%、Cr:15.0~23.0重量%、Mn:1.0~8.0重量%、Mo:4.0重量%以下(0重量%的情形除外)、Si:0.05~1.0重量%,并限制C+N:0.01~0.2重量%、P+S:0.1重量%以下(0重量%的情形除外),并包含余量的Fe以及不可避免的杂质,
并满足下面的【关系式1】,
【关系式1】
{Cr+Mo}/{Ni+Mn+30(C+N)}>1。
另外,提供一种用于制造LNG罐的不锈钢焊丝,在通过所述焊丝获得的堆焊金属成分中,以重量%计,
包含Ni:8.0~14.0重量%、Cr:15.0~23.0重量%、Mn:1.0~8.0重量%、Si:0.05~1.0重量%,并限制C+N:0.01~0.2重量%、P+S:0.1重量%以下(0重量%的情形除外),
并包含0.1~4.0重量%的选自Mo、W以及Nb所组成的组中的一种以上即Q,余量是Fe以及不可避免的杂质,
并满足下面的【关系式2】,
【关系式2】
{Cr+Q}/{Ni+Mn+30(C+N)}>1。
发明效果
本发明的用于制造LNG罐的不锈钢焊丝具有如下所述的效果:调节Ni、Mn、Mo、Cr的含量关系,在9%镍钢、高锰钢、不锈钢钢材的焊接中均可应用,能够获得焊接部极低温韧性优异的焊接金属。
具体实施方式
下面,对本发明进行更加详细的说明。
在本说明书中,焊接金属是指,在实施焊接时,焊接过程中的堆焊金属和熔融母材熔融后凝固的金属。
在本说明书中,堆焊金属(deposited metal)是指,从作为焊接过程中添加的金属材料的焊料(焊丝,wire)转为焊接部的金属。
根据本发明的一个侧面,作为焊丝,提供一种用于制造LNG罐的不锈钢焊丝,整个焊丝的组分中,包含基于总重量的规定量的Mn、Mo、Cr、Ni。
具体而言,提供一种如下所述的用于制造LNG罐的不锈钢焊丝:在焊丝中,整个焊丝的组分中,以重量%计,包含Ni:6.0~15.0重量%、Cr:13.0~25.0重量%、Mn:1.0~10.0重量%、Mo:5.0重量%以下(0重量%时的情形除外)、Si:0.05~1.0重量%,限制C:0.5重量%以下(0重量%时的情形除外)、P+S:0.1重量%以下(0重量%时的情形除外),并包含余量的Fe及不可避免的杂质,且满足以下【关系式1】。【关系式1】是{Cr+Mo}/{Ni+Mn+30(C+N)}>1。
Ni:6.0~15.0重量%
镍(Ni)是为了稳定奥氏体组织所添加的成分,当其含量不足6.0重量%时,由于奥氏体组织不稳定,所以不优选,当超过15.0重量%时,由于耐高温龟裂性劣化,所以不优选。因此,Ni的含量优选限制在6.0~15.0。
Cr:13.0~25.0重量%
铬(Cr)是提高焊接金属的强度并且稳定奥氏体组织的成分,当其含量不足13.0重量%时,由于无法获得足够的强度,所以不优选,当超过25.0重量%时,由于焊接金属的低温冲击韧性劣化,所以不优选。因此,Cr的含量优选限制在13.0~25.0重量%。
Mn:1.0~10.0重量%
锰(Mn)是稳定奥氏体组织并且提高脱氧作用以及焊接性的成分,当其含量不足1.0重量%时,由于无法获得充分的脱氧效果,所以不优选,当超过10.0重量%时,由于促进焊接金属最终凝固区域的凝固偏析而降低熔融液的熔点,耐高温龟裂性劣化,所以不优选。因此,Mn的含量优选限制在1.0~10.0重量%。
Mo:5.0重量%以下(0重量%时的情形除外)
钼(Mo)具有提高焊接金属的强度的效果。当Mo含量少时,由于无法获得足够的强度,所以不优选,当超过5.0重量%时,由于焊接金属的韧性劣化,并且促进Mo的凝固偏析,耐高温龟裂性劣化,所以不优选。因此,Mo的含量优选限制在5.0重量%以下。
Si:0.05~1.0重量%
硅(Si)是提高脱氧作用以及焊接性的成分,当其含量不足0.05重量%时,脱氧作用甚微,当超过1.0重量%时,由于随着拉弗斯相的生成,裂纹敏感性增加,所以不优选。因此,Si的含量优选限制在0.05~1.0重量%。
C:0.5重量%以下(0重量%时的情形除外)
碳(C)具有提高焊接金属的强度的效果,当过度添加时,生成碳化物,具有降低韧性的问题。因此,C的含量设定为基于整个焊丝重量的0.5%以下。更优选0.1重量%以下,以防止焊接金属的韧性降低。
P+S:0.1重量%以下(0重量%时的情形除外)
P(磷)以及S(硫)是影响高温龟裂的主要元素之一,会产生低熔点化合物,从而产生高温龟裂。在本发明的情形下,P+S的总含量优选不足0.1重量%。
余量可以是Fe以及不可避免的杂质。另外,还可以包含0.5重量%以下(0重量%的情形除外)的铜(Cu)。铜(Cu)是析出固化元素,其含量优选限制在0.5重量%以下。当超过0.5重量%时,由于淬透性增加,低温冲击韧性劣化,所以不优选。另外,还可以包含0.2重量%以下的氮(N)。氮(N)是固溶强化元素,其含量优选限制在0.2重量%以下。当超过0.4重量%时,由于低温冲击韧性劣化,产生完全奥氏体组织,耐高温龟裂性和耐气孔性劣化,所以不优选。
本发明的焊丝调节了Mn、Cr以及Mo的含量关系,能够确保焊接部的物性。优选构成为通过关系式1定义的值超过1。当小于等于1时,难以确保强度、极低温韧性,即冲击值,会降低焊接部的质量。
另外,本发明提供一种如下所述的用于制造LNG罐的不锈钢焊丝:在焊丝中,整个焊丝的组分中,以重量%计,包含Ni:6.0~15.0重量%、Cr:13.0~25.0重量%、Mn:1.0~10.0重量%、Si:0.05~1.0重量%,限制C:0.5重量%以下(0重量%时的情形除外)、P+S:0.1重量%以下(0重量%时的情形除外),并包含0.1~5.0重量%的选自由Mo、W以及Nb所组成的组中的一种以上,余量是Fe及不可避免的杂质,且满足以下【关系式2】。【关系式2】是{Cr+Q}/{Ni+Mn+30(C+N)}>1。
具体组分的含量范围如上所述。
Mo、W以及Nb具有提高焊接金属的强度的效果,可以选择包含至少一种以上。当选自由Mo、W以及Nb所组成的组中的至少一种不足0.1重量%时,由于不能获得足够的强度,因此不优选,当其超过5.0重量%时,由于焊接金属的韧性劣化,同时耐高温龟裂性劣化,所以不优选。因此,优选限制在0.1至5.0重量%。在所述关系式2中,Q可以是Mo、[Mo+W]、[Mo+Nb]、[Mo+W+Nb]、W、Nb、[W+Nb]中的任意一种。所述关系式2可以更优选为1.5>{Cr+Q}/{Ni+Mn+30(C+N)}>1。当根据关系式2的值为1.5以上或1以下时,难以确保强度、极低温韧性,即冲击值,焊接部的质量会降低。
具体而言,本发明的不锈钢焊丝可以进一步包含2.0重量%以下的W,也可以代替Mo而包含W。钨(W)与Mo同样具有可以提高焊接金属的强度的效果。当W含量超过2.0重量%时,焊接金属的韧性会劣化。因此,W的含量优选限制在2.0重量%以下。
另外,本发明的不锈钢焊丝可以进一步含有1.5重量%以下的Nb,也可以代替Mo而包含Nb。铌(Nb)与Mo同样可以提高焊接金属的强度。当Nb含量超过1.5重量%时,焊接金属的韧性会劣化。因此,Nb的含量优选限制在1.5重量%以下。
根据本发明的另一侧面,本发明提供一种如下所述的用于制造LNG罐的不锈钢焊丝:在焊丝中,通过所述焊丝获得的焊接金属成分中,以重量%计,包含Ni:8.0~14.0重量%、Cr:15.0~23.0重量%、Mn:1.0~8.0重量%、Mo:4.0重量%以下(0重量%的情形除外)、Si:0.05~1.0重量%,限制C+N:0.01~0.2重量%、P+S:0.1重量%以下(0重量%的情形除外),余量是Fe以及不可避免的杂质,并且满足以下【关系式1】。【关系式1】是{Cr+Mo}/{Ni+Mn+30(C+N)}>1。
是否确保所获得的堆焊金属的物性,尤其用于制造LNG罐的物性,根据焊丝的合金组分有所不同,根据本发明的焊丝可以获得强度、韧性以及冲击值优异的堆焊金属。
镍(Ni)是用于稳定奥氏体组织所添加的成分,当其含量不足8.0重量%时,由于奥氏体组织不稳定,难以确保强度,所以不优选,当超过14.0重量%时,由于耐高温龟裂性减小,所以不优选。因此,Ni的含量优选限制在8.0~14.0重量%。
铬(Cr)是提高焊接金属的强度并且稳定奥氏体组织的成分,当其含量不足15.0重量%时,由于无法获得足够的强度,所以不优选,当超过23.0重量%时,由于焊接金属的低温冲击韧性劣化,所以不优选。因此,Cr的含量优选限制在15.0~23.0重量%。
锰(Mn)是稳定奥氏体组织并且提高脱氧作用以及焊接性的成分,当其含量不足1.0重量%时,由于无法获得充分的脱氧效果,所以不优选,当超过8.0重量%时,由于促进焊接金属凝固偏析,耐高温龟裂性降低,所以不优选。因此,Mn的含量优选限制在1.0~8.0重量%。
钼(Mo)具有提高焊接金属的强度的效果。当Mo含量少时,由于无法获得足够的强度,所以不优选,当超过4.0重量%时,由于焊接金属的韧性劣化,并且促进凝固偏析,耐高温龟裂性减小,所以不优选。因此,Mo的含量优选限制在4.0重量%以下。
对于硅(Si)而言,当其含量不足0.05重量%时,脱氧能力不足,当超过1.0重量%时,由于随着拉弗斯相的生成,裂纹敏感性增加,所以不优选。因此,Si的含量优选限制在0.05~1.0重量%。
碳(C)具有提高焊接金属的强度的效果,但是,当过度添加时,生成碳化物,具有降低韧性的问题。氮(N)是固溶强化元素,当过度添加时,由于低温冲击韧性劣化,产生完全奥氏体组织,耐高温龟裂性和耐气孔性劣化,所以不优选。因此,C+N的总含量优选限制在0.01~0.5重量%。
P(磷)以及S(硫)是影响高温龟裂的主要元素之一,会产生低熔点化合物,从而产生高温龟裂。在本发明的情形下,P+S的总含量优选不足0.1重量%。
余量可以是Fe以及不可避免的杂质。另外,还可以包含0.5重量%以下(0重量%的情形除外)的铜(Cu)。铜(Cu)是析出固化元素,其含量优选限制在0.5重量%以下。当超过0.5重量%时,由于淬透性增加,低温冲击韧性劣化,所以不优选。另外,还可以包含0.2重量%以下的氮(N)。氮(N)是固溶强化元素,其含量优选限制在0.2重量%以下。当超过0.4重量%时,由于低温冲击韧性劣化,产生完全奥氏体组织,耐高温龟裂性和耐气孔性劣化,所以不优选。
一方面,本发明的不锈钢焊丝或利用其所获得的焊接金属优选控制各成分的含量以满足下面的【关系式1】。
【关系式1】是{Cr+Mo}/{Ni+Mn+30(C+N)}>1。优选构成为通过关系式1定义的值超过1。当小于1时,难以确保强度、极低温韧性,即冲击值,因此有可能降低焊接部的质量。具体而言,当满足{Cr+Mo}/{Ni+Mn+30(C+N)}>1时,通过所述焊丝获得的焊接金属具有400MPa以上的屈服点(Yield Point)、640MPa以上的抗拉强度(Tensile Strength)、30%以上的伸长率(Elongation),在-196℃夏比冲击试验中可以具有27J以上的冲击值。
另外,提供一种如下所述的用于制造LNG罐的不锈钢焊丝:在焊丝中,通过所述焊丝获得的堆焊金属成分中,以重量%计,包含Ni:8.0~14.0重量%、Cr:15.0~23.0重量%、Mn:1.0~8.0重量%、Si:0.05~1.0重量%,限制C+N:0.01~0.2重量%、P+S:0.1重量%以下(0重量%时的情形除外),并包含0.1~4.0重量%的选自由Mo、W以及Nb所组成的组中一种以上(Q),余量是Fe及不可避免的杂质,且满足以下【关系式2】。【关系式2】是{Cr+Q}/{Ni+Mn+30(C+N)}>1。
具体组分的含量范围如上所述。
当进一步包含或者代替Mo包含W或Nb时,本发明的不锈钢焊丝或利用其进行堆焊的堆焊金属优选满足下面的关系式2。在所述关系式2中,Q可以是Mo、[Mo+W]、[Mo+Nb]、[Mo+W+Nb]、W、Nb、[W+Nb]中的任意一种。所述关系式2可以更优选为1.5>{Cr+Q}/{Ni+Mn+30(C+N)}>1。当根据关系式2的值为1.5以上或1以下时,难以确保强度、极低温韧性,即冲击值,焊接部的质量会降低。
具体而言,利用本发明的不锈钢焊丝进行堆焊的堆焊金属可以进一步包含2.0重量%以下的W,也可以代替Mo而包含W。钨(W)与Mo同样具有可以提高焊接金属的强度的效果。当W含量超过2.0重量%时,焊接金属的韧性会劣化。因此,W的含量优选限制在2.0重量%以下。
另外,利用本发明的不锈钢焊丝进行堆焊的堆焊金属可以进一步含有1.5重量%以下的Nb,也可以代替Mo而包含Nb。铌(Nb)与Mo同样可以提高焊接金属的强度。当Nb含量超过1.5重量%时,焊接金属的韧性会劣化。因此,Nb的含量优选限制在1.5重量%以下。
根据本发明的不锈钢焊丝可以适用于管状焊丝电弧焊(FCAW)、埋弧焊(SAW)、金属极气体保护电弧焊(GMAW)、钨极气体保护电弧焊(GTAW)、金属极惰性气体电弧焊(MIG)以及钨极惰性气体保护电弧焊(TIG)中的任意一种焊接,并非限制焊接方法。更加优选可以是埋弧焊。
与根据本发明的不锈钢焊丝相关联,对于根据Cr、Mo、Mn含量关系的焊接部的物性,下面将举出与埋弧焊相关的实施例以及比较例进行详细说明,但是本发明的权利范围并非限定于下面的实施例。
准备了具有如表1所示的成分的不锈钢埋弧焊焊丝。
【表1】
Ni | Cr | Mn | Mo | Cu | Si | C | N | P+S | W | Nb | 式1 | |
1 | 8.61 | 16.47 | 5.69 | 1.95 | 0 | 0.43 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0 | 0 | 1.34 |
2 | 8.60 | 16.57 | 8.14 | 1.93 | 0 | 0.41 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0 | 0 | 1.14 |
3 | 8.95 | 16.07 | 6.75 | 1.25 | 0 | 0.50 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0 | 0 | 1.14 |
4 | 8.04 | 16.14 | 6.79 | 1.05 | 0 | 0.49 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0 | 0 | 1.13 |
5 | 8.61 | 16.47 | 5.69 | 1.73 | 0 | 0.53 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0.57 | 0 | 1.32 |
6 | 8.72 | 16.24 | 6.07 | 0 | 0 | 0.49 | 0.015 | 0 | 0.03 | 1.95 | 0 | 1.14 |
7 | 8.93 | 20.43 | 3.71 | 2.69 | 0 | 0.41 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0 | 0.59 | 1.77 |
8 | 7.88 | 16.02 | 5.76 | 0 | 0 | 0.55 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0 | 1.07 | 1.14 |
9 | 9.17 | 19.93 | 4.63 | 3.03 | 0 | 0.49 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0.39 | 0.27 | 1.61 |
10 | 8.62 | 15.93 | 6.23 | 0 | 0 | 0.46 | 0.015 | 0 | 0.04 | 1.37 | 0.54 | 1.04 |
11 | 7.49 | 17.18 | 5.19 | 1.41 | 0 | 0.48 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0 | 0 | 1.42 |
12 | 7.29 | 11.68 | 6.67 | 1.25 | 0 | 0.39 | 0.015 | 0 | 0.04 | 0 | 0 | 0.90 |
13 | 9.61 | 16.17 | 6.19 | 7.00 | 0 | 0.50 | 0.015 | 0 | 0.04 | 0 | 0 | 1.43 |
14 | 15.37 | 15.97 | 6.93 | 1.25 | 0 | 0.49 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0 | 0 | 0.76 |
15 | 9.61 | 16.19 | 6.94 | 1.25 | 0 | 0.47 | 0.015 | 0.26 | 0.03 | 0 | 0 | 0.70 |
16 | 6.17 | 18.19 | 5.95 | 3.91 | 0 | 0.44 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0 | 0 | 1.76 |
17 | 7.94 | 16.21 | 9.08 | 1.13 | 0 | 0.55 | 0.015 | 0 | 0.04 | 0 | 0 | 0.99 |
18 | 7.67 | 16.00 | 10.75 | 5.17 | 0 | 0.49 | 0.015 | 0 | 0.04 | 0 | 0 | 1.12 |
19 | 7.11 | 12.19 | 6.75 | 6.64 | 0 | 0.50 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0 | 0 | 1.32 |
20 | 7.86 | 25.73 | 10.61 | 1.25 | 0 | 0.43 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0 | 0 | 1.43 |
21 | 7.56 | 16.41 | 5.53 | 1.89 | 0 | 0.43 | 0.015 | 0 | 0.03 | 2.91 | 0 | 1.35 |
22 | 7.66 | 16.57 | 5.58 | 0 | 0 | 0.53 | 0.015 | 0 | 0.03 | 2.23 | 0 | 1.21 |
23 | 759 | 16.51 | 5.67 | 1.94 | 0 | 0.53 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0 | 1.67 | 1.35 |
24 | 7.69 | 16.69 | 5.71 | 0 | 0 | 0.53 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0 | 1.93 | 1.21 |
25 | 9.19 | 16.92 | 10.18 | 1.37 | 0 | 0.39 | 0.015 | 0 | 0.03 | 2.19 | 0 | 0.92 |
26 | 7.59 | 16.37 | 10.09 | 0 | 0 | 0.40 | 0.015 | 0 | 0.03 | 2.86 | 0 | 0.90 |
27 | 7.64 | 16.97 | 10.91 | 1.94 | 0 | 0.51 | 0.015 | 0 | 0.02 | 0 | 1.56 | 1.00 |
28 | 9.51 | 17.54 | 10.05 | 0 | 0 | 0.51 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0 | 1.97 | 0.88 |
对各焊接材料实施了埋弧焊(SAW;Submerged Arc Welding)。在SAW的情况下,以10.0~18.0KJ/cm的热输入量进行焊接。用于SAW的焊丝使用了直径为2.4mm的焊丝。在板厚为20mm的LNG罐制造母材之一的9%Ni钢板的坡口面上形成斜面,使坡口角度成为30°。之后,以根部间隙为3mm的方式配置母材,在坡口变窄的一侧(根部)使用同种FCAW焊接材料进行单道(1Pass)焊接,制造了焊接连接部。对焊接过程中可确认的焊接连接部的电弧稳定性、脱渣性、焊接连接部的抗裂性、焊珠外观是否有气孔进行肉眼比较,并将以◎(优秀)、○(良好)、△(不足)、×(差)四个级别来进行评价的结果示于下面的表2中。
【表2】
抗裂性 | 电弧稳定性 | 焊珠外观 | 脱渣性 | 裂纹比率(%) | |
1 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | 0 |
2 | ◎ | ○ | ○ | ◎ | 0 |
3 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | 0 |
4 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | 0 |
5 | ○ | ◎ | ◎ | ◎ | 4 |
6 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | 0 |
7 | ○ | ◎ | ◎ | ◎ | 5 |
8 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | 0 |
9 | ○ | ◎ | ◎ | ◎ | 7 |
10 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | 0 |
11 | ◎ | △ | △ | △ | 0 |
12 | △ | ◎ | ◎ | ◎ | 45 |
13 | ○ | ◎ | ◎ | ◎ | 17 |
14 | △ | ◎ | ◎ | ◎ | 40 |
15 | ○ | ◎ | ◎ | ◎ | 13 |
16 | ○ | ◎ | ◎ | ◎ | 9 |
17 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | 0 |
18 | ○ | ○ | ○ | ○ | 12 |
19 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | 0 |
20 | ○ | ○ | ○ | ○ | 11 |
21 | ○ | ◎ | ◎ | ◎ | 7 |
22 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | 0 |
23 | ○ | ◎ | ◎ | ◎ | 9 |
24 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | 0 |
25 | ○ | ○ | ◎ | ◎ | 9 |
26 | ◎ | ○ | ◎ | ◎ | 0 |
27 | ○ | ○ | ○ | ◎ | 10 |
28 | ◎ | ○ | ○ | ◎ | 0 |
参照表2进行说明,则可以确认不满足关系式1的第11号的情形下,电弧稳定性和焊珠外观表现出不足。另外,还确认了不满足关系式2的第12、14以及16号的情形下,裂纹比率表现出较高。确认了根据Mn的范围,第20、27号也形成了裂纹。将之后获得的对焊接连接部的屈服强度(YS)、抗拉强度(TS)、伸长率(EL)、-196℃的夏比冲击吸收功进行测量的结果示于下面的表3中。
【表3】
参照表3进行说明,则可以确认不满足关系式1的第12至20号的情形下,屈服强度、抗拉强度、尤其冲击值表现出较低。相反,相当于本发明的组分范围的第1至10号,能够确保400MPa以上的屈服强度、640MP a以上的抗拉强度、38%以上的伸长率以及35J以上的冲击值。
另外,考虑到与Mo、W或Nb的含量相关的关系式2,准备了具有表4所示成分的不锈钢埋弧焊焊丝。之后,实施焊接以后,将焊接连接部的物性评价结果示于下面的表5中。
【表4】
Ni | Cr | Mn | Mo | Cu | Si | C | N | P+S | W | Nb | 式2 | |
5 | 8.61 | 16.47 | 5.69 | 1.73 | 0 | 0.53 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0.57 | 0 | 1.37 |
6 | 8.72 | 16.24 | 6.07 | 0 | 0 | 0.49 | 0.015 | 0 | 0.03 | 1.95 | 0 | 1.28 |
7 | 8.93 | 20.43 | 3.71 | 2.69 | 0 | 0.41 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0 | 0.59 | 1.35 |
8 | 7.88 | 16.02 | 5.76 | 0 | 0 | 0.55 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0 | 1.07 | 1.21 |
9 | 9.17 | 19.93 | 4.63 | 3.03 | 0 | 0.49 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0.39 | 0.27 | 1.33 |
10 | 8.62 | 15.93 | 6.23 | 0 | 0 | 0.46 | 0.015 | 0 | 0.03 | 1.37 | 0.54 | 1.25 |
21 | 7.56 | 16.41 | 5.53 | 1.89 | 0 | 0.43 | 0.015 | 0 | 0.03 | 2.91 | 0 | 1.57 |
22 | 7.66 | 16.57 | 5.58 | 0 | 0 | 0.53 | 0.015 | 0 | 0.03 | 2.23 | 0 | 1.37 |
23 | 7.59 | 16.51 | 5.67 | 1.94 | 0 | 0.53 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0 | 1.67 | 1.47 |
24 | 7.69 | 16.69 | 5.71 | 0 | 0 | 0.53 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0 | 1.93 | 1.34 |
25 | 9.19 | 16.92 | 10.18 | 1.37 | 0 | 0.39 | 0.015 | 0 | 0.03 | 2.19 | 0 | 0.98 |
26 | 7.59 | 16.37 | 10.09 | 0 | 0 | 0.40 | 0.015 | 0 | 0.03 | 2.86 | 0 | 1.06 |
27 | 7.64 | 16.97 | 10.91 | 1.94 | 0 | 0.51 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0 | 1.56 | 1.08 |
28 | 9.51 | 17.54 | 10.05 | 0 | 0 | 0.51 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0 | 1.97 | 0.98 |
29 | 9.95 | 15.57 | 7.63 | 0 | 0 | 0.51 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0.15 | 0 | 0.98 |
30 | 7.59 | 15.95 | 6.05 | 5.07 | 0 | 0.43 | 0.015 | 0 | 0.03 | 2.13 | 0 | 1.64 |
31 | 7.95 | 16.17 | 5.89 | 5.14 | 0 | 0.51 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0 | 1.67 | 1.61 |
32 | 9.62 | 15.81 | 5.91 | 5.08 | 0 | 0.51 | 0.015 | 0 | 0.03 | 2.07 | 1.59 | 1.54 |
33 | 9.73 | 21.07 | 3.95 | 3.02 | 0 | 0.39 | 0.015 | 0 | 0.03 | 2.19 | 0 | 1.70 |
34 | 7.57 | 17.21 | 5.94 | 1.97 | 0 | 0.46 | 0.015 | 0 | 0.03 | 0 | 1.83 | 1.51 |
35 | 9.97 | 16.07 | 9.84 | 0 | 0 | 0.53 | 0.015 | 0 | 0.03 | 2.23 | 1.74 | 0.99 |
【表5】
参照表4以及表5进行说明,则确认了在追加或代替的W或Nb与Mn的关系超出本发明的组分范围的第25至28的情形中,冲击值表现出较低。另外,可以确认在不满足关系式2的第29至35的情形下,冲击值仍然表现出较低。由此可知,追加W、Nb或代替Mo进行追加的情形下,考虑关系式2来组成成分含量是优选的。
根据本发明的用于不锈钢的焊丝具有如下所述的特点:包含10重量%以下的锰,并调节Mo、Cr的含量,能够获得强度和极低温冲击韧性优异的焊接金属。并且具有如下所述的有利效果:均可适用于9%镍钢、高锰钢、不锈钢钢材的焊接,能够获得焊接部极低温韧性优异的焊接金属。
上述内容宽泛地说明了本发明的特征和技术优点,以便能够进一步很好地理解本发明的权利要求书。本发明所属技术领域的普通技术人员应该能理解本发明在不变更其技术思想或必要特征的情况下可以实施为其他具体实施方式。因此,要理解以上描述的实施例在任何方面都是例示性的,而非限定性的。本发明的保护范围由权利要求书表示,而非上述的详细说明,从权利要求书以及其等同概念导出的所有变更或变形的实施方式应解释为包含在本发明的范围内。
Claims (5)
1.一种用于制造LNG罐的不锈钢焊丝,其特征在于,
在整个焊丝的组分中,以重量%计,包含Ni:6.0~15.0重量%、Cr:13.0~25.0重量%、Mn:1.0~10.0重量%、Mo:5.0重量%以下且0重量%的情形除外、Si:0.05~1.0重量%,并限制C:0.5重量%以下且0重量%的情形除外、P+S:0.1重量%以下且0重量%的情形除外,并包含余量的Fe以及不可避免的杂质,
并满足下面的【关系式1】,
【关系式1】
{Cr+Mo}/{Ni+Mn+30(C+N)}>1。
2.一种用于制造LNG罐的不锈钢焊丝,其特征在于,
在整个焊丝的组分中,以重量%计,包含Ni:6.0~15.0重量%、Cr:13.0~25.0重量%、Mn:1.0~10.0重量%、Si:0.05~1.0重量%,并限制C:0.5重量%以下且0重量%的情形除外、P+S:0.1重量%以下且0重量%的情形除外,
并包含0.1~5.0重量%的选自Mo、W以及Nb所组成的组中的一种以上即Q,余量是Fe以及不可避免的杂质,
并满足下面的【关系式2】,
【关系式2】
{Cr+Q}/{Ni+Mn+30(C+N)}>1。
3.一种用于制造LNG罐的不锈钢焊丝,其特征在于,
在通过所述焊丝获得的堆焊金属成分中,以重量%计,包含Ni:8.0~14.0重量%、Cr:15.0~23.0重量%、Mn:1.0~8.0重量%、Mo:4.0重量%以下且0重量%的情形除外、Si:0.05~1.0重量%,并限制C+N:0.01~0.2重量%、P+S:0.1重量%以下且0重量%的情形除外,并包含余量的Fe以及不可避免的杂质,
并满足下面的【关系式1】,
【关系式1】
{Cr+Mo}/{Ni+Mn+30(C+N)}>1。
4.一种用于制造LNG罐的不锈钢焊丝,其特征在于,
在通过所述焊丝获得的堆焊金属成分中,以重量%计,包含Ni:8.0~14.0重量%、Cr:15.0~23.0重量%、Mn:1.0~8.0重量%、Si:0.05~1.0重量%,并限制C+N:0.01~0.2重量%、P+S:0.1重量%以下且0重量%的情形除外,
并包含0.1~4.0重量%的选自Mo、W以及Nb所组成的组中的一种以上即Q,余量是Fe以及不可避免的杂质,
并满足下面的【关系式2】,
【关系式2】
{Cr+Q}/{Ni+Mn+30(C+N)}>1。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于制造LNG罐的不锈钢焊丝,其特征在于,
所述不锈钢焊丝是用于管状焊丝电弧焊FCAW、埋弧焊SAW、金属极气体保护电弧焊GMAW、钨极气体保护电弧焊GTAW、金属极惰性气体电弧焊MIG以及钨极惰性气体保护电弧焊TIG中的任意一种焊接的焊丝。
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