近年来,我国LNG行业蓬勃发展。LNG船、货仓(B型、C型)及陆地储罐的建造过程中,大量使用到9%Ni钢的材料,而其配套的焊接材料ENiCrMo-6则完全依赖进口,受制于人,这是一个急需解决的问题。所以,自主开发国产9%Ni钢配套焊材具有重要的政治意义和经济效益。提出了一种具有弱碱性新型渣系的9%Ni钢配套镍基焊条,通过三因素、五水平的正交设计方法系统地研究了药皮化学成分对稳弧性、脱渣性、熔渣流动性、飞溅率、合金过渡系数的影响规律,实现了焊条的进一步优化设计。当碳酸盐和氟化物的比例为1.2-1.5时,脱渣性能最优;当钛铁、金红石和冰晶石的添加总量约在19-22%之间时,熔渣的流动性及覆盖性能最优。利用焊接参数综合测定仪,对不同渣系的PP-Ni620镍基焊条的稳弧性、脱渣性、覆盖性及其他性能进行了测试,优选了一个新型渣系的配方作为本课题的最终配方,研发出了9%Ni钢用PP-Ni620焊条。为控制配方中合金加入量,计算该配方的合金过渡系数如下:Cr元素的过渡系数是0.59,Mo元素的过渡系数是0.61,Mn元素的过渡系数是0.44,Nb+Ta元素的过渡系数是0.41,W元素的过渡系数是0.52。该焊条的熔敷金属屈服强度434MPa,抗拉强度708MPa,延伸率43%,均满足GB/T 13814、AWS A5.11M以及EN IOS 14172标准,与主流进口焊材林肯牌的NYLOID2性能相当(进口焊条的熔敷金属屈服强度468MPa,抗拉强度730MPa,延伸率41%)。本课题特殊渣系PP-Ni620焊条的熔敷金属-196℃的平均冲击值为88J(线能量9.17KJ/cm),进口同类产品的熔敷金属-196℃的平均冲击值为82J(线能量9.06KJ/cm),经比较,PP-Ni620焊条的熔敷金属低温冲击性能符合相应标准要求,与进口产品性能相当。此外,该配方在不同线能量的焊接下,熔敷金属的低温冲击性能存在差异。经实验表明线能量在9-10KJ/cm之间的熔敷金属低温冲击性能最佳。最后,分别探索碳酸锶(碳酸盐)和冰晶石(氟化物)的添加对合金过渡系数以及工艺性能的影响。结果表明,碳酸锶替代部分大理石可以有效降低氧化性气氛,有利于合金元素的过渡和获得更柔和的工艺性能(改善飞溅等);冰晶石替代部分萤石可改善熔渣的流动性,并对金属粉末的熔化起到更好的助熔作用。