專利名稱：耐熱鋼埋弧焊絲及焊劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種焊絲及焊劑，尤其涉及一種用于550MI^級耐熱鋼焊接用的埋弧焊絲及焊劑。
背景技術：
耐熱鋼常用于制造鍋爐、汽輪機、工業(yè)爐、動力機械和航空、石油化工、核電等工業(yè)部門中在高溫下工作的零部件。目前，耐熱鋼的使用溫度范圍為200 1300°C，工作壓力為幾兆帕到幾十兆帕，工作環(huán)境十分復雜。所以現(xiàn)在的耐熱鋼焊接材料除要求高溫強度外，根據(jù)用途不同還要求有足夠的韌性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的組織穩(wěn)定性。國內在耐熱鋼埋弧焊絲、焊劑以及焊接工藝存在著較大的不穩(wěn)定性，熱裂問題等時有發(fā)生，對于壓力容器尤其是航空、核電工業(yè)等方面的危害尤其嚴重，急需改進。目前市場上常用的高強耐熱鋼埋弧焊絲和焊劑，很難滿足在不同的熱處理條件下在高溫時都具有良好的力學性能。

發(fā)明內容
為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種耐熱鋼埋弧焊絲及焊劑，在高溫條件下，該焊絲和焊劑具有優(yōu)良的韌性、可加工性和焊接性，并能在不同的熱處理條件下都具有良好的力學性能。本發(fā)明為了解決其技術問題所采用的技術方案是一種耐熱鋼埋弧焊絲及焊劑，所述焊絲中各成分相對該焊絲的重量百分比分別為C :0· 07 0. 15% ；Si :0· 05 0. 30% ；Mn :0· 45 1. 0% ；P :0 0.010%;S :0 0.010%;Cr :1. 00 1. 75% ；Mo :0· 45 0. 65% ；Cu :0 0.15%;余量為鐵及其他不可避免雜質；所述焊劑由以下原料經(jīng)高溫燒結而成，并且各原料占該焊劑原料總量的重量百分比分別為，CaF210 30%
MgF25 -15% ；
CaO5 .20% ；
MgO10 -一 25%
Al2O3 10 30% ；SiO2 :5 15%。耐熱鋼埋弧焊絲采用這種化學配比和配有合適的焊劑，使焊縫熔敷金屬可以保證有良好的綜合力學性能，并在化學性能，理化性能，耐熱性能等指標上使焊縫熔敷金屬與母材達到最佳匹配。對于耐熱鋼焊接材料，需要有耐高溫能力，同時又要有足夠的強度，即熱強性。一般通過添加一定量的合金元素實現(xiàn)此目的。對于焊絲來說其各種合金元素的搭配非常重要，下面就對本發(fā)明中各類合金金元素的作用加以說明C 為提高鋼的熱強性需要形成穩(wěn)定的第二項，主要是碳化物相，因此，為提高熱強性需要適當提高碳含量，如能同時加入強碳化物形成元素Nb、Ti、V等就更有效。但鋼中碳含量增加，會降低鋼的塑性和可焊性。因此除強度要求較高的鋼中外，一般奧氏體型耐熱鋼中的碳含量都控制在較低的范圍內。本發(fā)明中碳的質量分數(shù)控制在0.070-0. 15%之間。Cr 在高溫下能促使金屬表面生成致密的鈍化膜，防止繼續(xù)氧化，能夠提高鋼的抗氧化性和抗高溫氣體腐蝕，并能提高耐熱鋼的熱強性?？梢娿t元素是耐熱鋼具備強大耐熱性能所必不可少的元素之一。本發(fā)明中鉻元素含量控制在-1. 75%。Si 能溶于鐵素體和奧氏體中提高鋼的強度和硬度，也是耐熱鋼中抗高溫腐蝕的有益元素，但是，Si能降低鋼的焊接性，因為Si與氧的親和力比鐵強，在焊接時容易生成低熔點的硅酸鹽，增加熔渣和熔化金屬的流動性，引起噴濺現(xiàn)象，影響焊縫質量。因此，Si的含量不宜過高，本發(fā)明埋弧焊絲的Si含量較低。但由于焊劑中S^2的存在，會對焊縫有一定的增Si作用，提高了脫氧能力也使熔池具有一定的流動性。本發(fā)明Si元素的質量分數(shù)控制在 0. 05-0. 30%。Mn 錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，它使鋼形成和穩(wěn)定奧氏體組織的能力僅次于鎳，以錳代鎳的耐熱鋼，有廣泛的用途。錳對鋼的高溫瞬時強度雖有所提高，但對持久強度和蠕變強度則沒有什么顯著的作用。本發(fā)明的錳含量控制在0. 45-1. 0%。Mo加入鋼中能提高淬透性，Mo能耐蠕變，耐點蝕，耐海水腐蝕。本發(fā)明埋弧焊劑 Mo 的含量為 0. 45-0. 65%。P，S磷硫在焊接時極易形成低熔點化合物，增加焊接接頭的熱裂傾向，磷易在焊縫中形成低熔點磷化物，增加熱烈敏感性，而硫則容易在焊接熱影響區(qū)形成低熔點硫化物而增加熱裂敏感性，在焊縫中，硫對熱裂的敏感性比磷弱，這是因為在焊縫中硫能形成MnS， 并且離散分布在焊縫中。而在熱影響區(qū)中則相反，因為硫的擴散速度比磷快，更容易在晶界中偏析。所以焊縫中硫、磷的最高質量分數(shù)都應該控制在0.015%以內。本發(fā)明磷硫質量分數(shù)都控制在0.01%以內。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的埋弧焊絲的化學成分特點是含有較低的C，Si，較高的Cr和Mo，，含有少量的Mn，對有害元素P、S的含量控制得很低。通過合理調整各種合金元素含量，使其在焊接過程中有著良好的操作性，使焊后的焊縫金屬高溫下具有高的抗拉強度G25°C，抗拉強度為550-700MPa)和良好的沖擊韌性(_5°C，Akv彡150J)。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作詳細說明
用本發(fā)明的焊絲設計方案冶煉三種焊絲(規(guī)格4. Omm)，記作焊絲①、焊絲②、焊絲 ③，其化學成分見表一；用本發(fā)明的焊劑設計方案制造五種焊劑，記作焊劑①、焊劑②、焊劑 ③、焊劑④、焊劑⑤，其化學成分見表二 表一焊絲化學成分(重量％ )
CSiMnPSCrMoCu余量焊絲①0. 0700. 3001. 0000. 0000.005 ‘1.3750. 4500. 150Fe及雜質’焊絲②0. 1100. 1750. 7250. 0050. 0001.0000. 5500. 080Fe及雜質焊絲③0. 1500. 0500. 4500. 0100. 0101. 7500. 6500.000Fe及雜質表二焊劑組成成分(重量％ )
CaF2MgF2CaO'MgOAl2O3SiO2焊劑①3055252015焊劑②201013173010 ■焊劑③20152020205焊劑④101318202613焊劑⑤301520101015實施例1 用本發(fā)明焊絲①與焊劑①配合焊接，焊接工藝規(guī)范為電流550A，電壓 32V，焊接速度420mm/min，焊后690°C *22小時熱處理，高溫拉伸，焊接過程中作業(yè)性良好， 焊后試板拍片無氣孔。焊后熔敷金屬的物化性能如下表三表3焊絲1和焊劑1所得焊縫金屬的物理、化學性能
化學成分(熔金)CMnSiP‘SCrMoCu質M分數(shù)(％)0. 0631. 020. 300. 0080. 0031. 050. 400. 056機械性能屈服強度MPa抗拉強度MPa屈強比(％)延伸率(%)沖擊值J/_5t常溫52560586. 821. 5190425 "C4205008420. 5—實施例2 用本發(fā)明焊絲②與焊劑②配合焊接，焊接工藝規(guī)范為電流550A，電壓 32V，焊接速度420mm/min，焊后690°C *22小時熱處理，高溫拉伸，焊接過程中作業(yè)性良好， 焊后試板拍片無氣孔。焊后熔敷金屬的物化性能如下表4 表四焊絲②和焊劑②所得焊縫金屬的物理、化學性能
權利要求
1. 一種耐熱鋼埋弧焊絲及焊劑，其特征在于所述焊絲中各成分相對于該焊絲的重量百分比分別為，C 0. 07 0. 15% ；Si 0. 05 0. 30% ；Mn 0. 45 1. 0% ；P :0 0. 010% ；S :0 0. 010% ；Cr 1. 00 1. 75% ；Mo 0. 45 0. 65% ；Cu 0 0. 15% ；余量為鐵及其他不可避免雜質；所述焊劑由以下原料經(jīng)高溫燒結而成，并且各原料相對于該焊劑原料總量的重量百分比分別為，CaF210 ‘ 30%MgF25 ^ 15% ；CaO 5 20% ；MgO 10 --25% ；Al2O,,10 30%SiO95 -15%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耐熱鋼埋弧焊絲及焊劑，該焊絲中各成分的重量百分比分別為C0.07～0.15％、Si0.05～0.30％、Mn0.45～1.0％、P0～0.010％、S0～0.010％、Cr1.00～1.75％、Mo0.45～0.65％、Cu0～0.15％、余量為鐵及其他不可避免雜質；該焊劑由以下重量百分比的原料經(jīng)高溫燒結而成CaF210～30％、MgF25～15％、CaO5～20％、MgO10～25％、Al2O310～30％、SiO25～15％。這種耐熱鋼埋弧焊絲及焊劑焊后經(jīng)高溫熱處理后焊縫仍具有很高的抗拉強度和沖擊韌性，有較好的屈強比，及延伸率。此外焊接作業(yè)性能極佳電弧穩(wěn)定，焊縫成型美觀，脫渣容易，抗裂性好。
文檔編號B23K35/362GK102233492SQ201010163789
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月27日 優(yōu)先權日2010年4月27日
發(fā)明者吳俊峰, 蔡鴻祥, 鄭伊洛 申請人:昆山京群焊材科技有限公司