高合金馬氏體型耐熱鋼氣保護藥芯焊絲的製作方法
2023-05-09 05:31:46 4
專利名稱：高合金馬氏體型耐熱鋼氣保護藥芯焊絲的製作方法
技術領域：
本發明屬於材料加工工程中的焊接領域。該發明主要應用於壓力容器、核反應堆及電站鍋爐受熱管系的高合金馬氏體型耐熱鋼的全位置焊接。
背景技術：
高合金馬氏體型耐熱鋼的焊接方法很多，可採用熔焊的任何一種方法進行焊接。目前生產中應用較多的焊接方法是焊條電弧焊、鎢極氬弧焊、埋弧焊，相應的焊接材料也主要是電弧焊條、鎢極氬弧焊實芯焊絲和埋弧焊實芯焊絲。這些焊接材料都存在不同程度的缺點手工電弧焊條不能連續焊接、焊接效率低、浪費嚴重；實芯焊絲飛濺大、工藝性能差，並且製造工藝複雜，需要經過反覆的拉拔、退火、酸洗和鈍化。我國要研製和生產這些焊接材料從技術上和經濟上都存在許多困難，高合金馬氏體型耐熱鋼焊接材料基本上完全依賴進口。藥芯焊絲又稱粉芯焊絲，具有生產效率高、焊接質量好、焊接成本低等優點，並且可以較容易地通過調整藥芯成分來獲得所要求的熔敷金屬性能。隨著國內已有數臺超超臨界機組開始投入建設，高合金馬氏體型耐熱鋼在我國有著非常廣闊的發展前景，開發其高效焊接材料迫在眉睫。
高合金馬氏體型耐熱鋼氣保護藥芯焊絲的研製在國內、國外尚未見相關的專利報導。
發明內容
本發明的目的是提供一種焊接工藝性能優異、焊縫金屬力學性能好的高合金馬氏體型耐熱鋼氣保護藥芯焊絲，可用於P92鋼的全位置焊接。通過低碳鋼帶包裹礦物粉與合金粉，適當調整藥芯組分，在焊接工藝性能優良的前提下使熔敷金屬達到P92鋼的成分要求，並保證得到較高的強度和衝擊韌性，其力學性能達到抗拉強度σb≥770MPa，延伸率δ5≥18％，室溫衝擊功AKV-20℃≥26J。
本發明所提供的氣保護藥芯焊絲，包覆層採用低碳鋼帶，填充率21-28％，其特徵在於所述的藥芯成分質量百分比如下29～41％鉻粉，4.5～7％鎢鐵，2.5～8％錳，1～2.5％鉬鐵，0.75～2％鎳粉，0.75～1.25％釩鐵，20～35％TiO2，4～10％石英，1～3％MnO2，1～3％Al2O3，3～9％長石，1～3％Al-Mg合金，1.5～6.25％鐵粉。
藥芯中各成分作用如下鉻粉向焊縫金屬過渡合金元素Cr。Cr是鐵素體穩定化元素，提高抗氧化性和高溫強度。隨含Cr量增加，可限制奧氏體晶粒粗大化。
鎢鐵向焊縫金屬過渡合金元素W。W有利於提高強度。
錳向焊縫金屬過渡合金元素Mn，脫氧、脫硫。Mn是奧氏體化元素，抑制δ鐵素體殘留，有利於提高韌性。
鉬鐵向焊縫金屬過渡合金元素Mo。Mo是固溶強化元素，並且具有改善蠕變斷裂強度的作用。
鎳粉向焊縫金屬過渡合金元素Ni。Ni是奧氏體化元素，具有防止在焊縫金屬中由於殘留δ鐵素體而韌性降低的作用。
釩鐵向焊縫金屬過渡合金元素V。V是沉析強化元素，具有沉析成為碳氮化物以改善蠕變斷裂強度的作用。
TiO2是渣形成組分，可以改善渣的覆蓋性能和焊縫脫渣性。另外，它還起到使電弧集中、穩定，從而減少飛濺的作用。本發明中TiO2均以天然金紅石方式加入，其中TiO2質量百分比含量＞96％。
石英主要起造渣作用，降低熔渣的鹼度，調整熔渣的物化性能。
MnO2改善脫渣性能。
Al2O3提高渣的凝固溫度但不改變其粘度，改善脫渣能力。
長石主要是造渣劑，並能調節熔渣的物化性能，由於含K2O及Na2O，有助於提高穩弧性。
Al-Mg合金主要作用是脫氧，脫氧後生成的Al2O3、MgO具有造渣作用。
鐵粉調節成分並改善導電率，增加熔敷效率。
在上述配方中，C及雜質元素S、P含於鋼帶及各種粉料中。該焊絲包覆層採用低碳鋼帶，化學成分滿足如下規定C＝0.04～0.06％，S≤0.02％，P≤0.02％，Si≤0.025％，Mn≤0.2％。採用本藥芯焊絲施焊時，電弧穩定，飛濺顆粒極小且量少，焊道成形美觀，脫渣容易。
本發明藥芯焊絲適合於CO2保護或80％Ar+20％CO2保護下焊接P92鋼。可應用於壓力容器、核反應堆及電站鍋爐受熱管系的全位置焊接。
具體實施例方式
選用寬度為8～10mm，厚度為0.3～0.4mm的低碳鋼帶。先將其軋製成U形，再向U形槽中加入粒度為過60～80目(金屬粉末能過60目的篩子，礦物粉能過80目的篩子)的混合藥粉，填充率(藥粉重量佔焊絲總重的百分率)為21～28％。然後將U形槽合口，使藥粉包裹其中，剪徑至1.2mm。具體實施方案如下1.選用10×0.4(寬度為10mm，厚度為0.4mm)的低碳鋼帶。取鉻粉41％、鎢鐵7％、錳8％、鉬鐵2.5％、鎳粉2％、釩鐵1.25％、天然金紅石20％、石英4％、MnO21％、Al2O31％、長石3％、AI-Mg合金3％、鐵粉6.25％。填充率為21％。
2.選用10×0.4(寬度為10mm，厚度為0.4mm)的低碳鋼帶。取鉻粉36.5％、鎢鐵6％、錳5.5％、鉬鐵2％、鎳粉1.5％、釩鐵1％、天然金紅石30％、石英6％、MnO21％、Al2O32％、長石5％、AI-Mg合金2％、鐵粉1.5％。填充率為23％。
3.選用8×0.3(寬度為8mm，厚度為0.3mm)的低碳鋼帶。取鉻粉33.5％、鎢鐵5.5％、錳5％、鉬鐵2％、鎳粉1.5％、釩鐵1％、天然金紅石25％、石英10％、MnO22％、Al2O32％、長石7％、AI-Mg合金2％、鐵粉3.5％。填充率為25％。
4.選用8×0.3(寬度為8mm，厚度為0.3mm)的低碳鋼帶。取鉻粉29％、鎢鐵4.5％、錳2.5％、鉬鐵1％、鎳粉0.75％、釩鐵0.75％、天然金紅石35％、石英8％、MnO23％、Al2O33％、長石9％、AI-Mg合金1％，鐵粉2.5％。填充率為28％。
按照上述各種配方製成的藥芯焊絲，以P92鋼板為母材，進行焊接試驗。採用直流正極法，在CO2氣體保護下進行焊接，焊接電流140一180A，焊接電壓24-27V，焊接速度0.5m/min，氣體流量15l/min，幹伸長20mm。焊前預熱250-300℃，層間溫度控制在100～200℃，在平焊位置施焊。觀察焊接過程。結果表明焊縫成形、脫渣優良，焊接過程穩定，飛濺少。焊後，檢測熔敷金屬的化學成分，結果列於表一。另一批試樣在760℃4小時焊後熱處理後，按GB/T10045-2001中規定的實驗方法檢驗熔敷金屬力學性能，結果列於表二。
表一 實施例熔敷金屬化學成分(百分含量)
表二 實施例熔敷金屬力學性能
權利要求
1.高合金馬氏體型耐熱鋼氣保護藥芯焊絲，其特徵在於，所述的藥芯成分質量百分比如下29～41％鉻粉，4.5～7％鎢鐵，2.5～8％錳，1～2.5％鉬鐵，0.75～2％鎳粉，0.75～1.25％釩鐵，20～35％TiO2，4～10％石英，1～3％MnO2，1～3％Al2O3，3～9％長石，1～3％Al-Mg合金，1.5～6.25％鐵粉。
全文摘要
一種高合金馬氏體型耐熱鋼氣保護藥芯焊絲屬於材料加工工程中的焊接領域。焊絲外皮採用低碳鋼帶，特徵在於其中藥芯成分質量百分比如下29～41％鉻粉，4.5～7％鎢鐵，2.5～8％錳，1～2.5％鉬鐵，0.75～2％鎳粉，0.75～1.25％釩鐵，20～35％TiO
文檔編號B23K35/40GK101041215SQ200710098798
公開日2007年9月26日 申請日期2007年4月27日 優先權日2007年4月27日
發明者慄卓新, 王根士, 李國棟, 魏琪 申請人:北京工業大學