一种钢，焊接耗材，铸造、锻制或锻造产品，一种焊接方法，焊接产品以及热处理方法技术

一种钢含有以质量％计：0.005～0.015％的碳；0.05～0.35％的硅，7.45～8.4％的镍；1.00％或更少的锰；0.025％或更少的硫；0.030％或更少的磷；24.0％～26.0％的铬；0.50～1.00％的铜；3.0～4.0％的钼；0.002～0.010％的铌；0.75％或更少的钴；0.015％或更少的铝；0.20～0.30％的氮；0.50～0.85％的钨；余量是铁和不可避免的杂质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种钢，焊接耗材，铸造、锻制或锻造产品，一种焊接方法，焊接产品以及热处理方法本专利技术涉及一种钢、焊接耗材、铸造、锻制或锻造产品、焊接方法、焊接产品和热处理方法。具体地说，本专利技术涉及钢，如落入2013年12月1日ASTMA995-13Gr6A指定的那些钢，以及适用于焊接这种钢和类似钢的焊接耗材以及无论焊接与否都适用于这种钢的热处理。ASTMA995-13Gr6A，2013年12月1日(6A)是25％铬超级双相不锈钢(主要包含铁素体和奥氏体)。这种超级双相钢已经制造了40多年。与传统的18/8/3不锈钢(如316)或铸造版ASTMA351CF8M相比，超级双相不锈钢广泛用于要求更高强度和耐腐蚀性的场合。传统上CF8M一直还用于低温应用，例如液化天然气(liquefiednaturalgas，LNG)设施。这是因为CF8M即使在厚壁截面也能提供低至-196℃的良好冲击性能，而超级双相不锈钢如ASTMA995-136A，2013年12月1日传统上只有低至-46℃的合理冲击性能，并且即便如此也不是在壁厚为200mm或甚至250mm和更大的非常厚的壁部件中的1/2厚度(T1/2)处。正是出于这个原因，6A级的Norsok规格M630只需要在-46℃下进行冲击测试，并且要满足生产铸件的下列条件。NorsokM630材料数据表MDS-D56：45J平均值/35J单个最小值，在-46°1/4厚度(T1/4)下。Norsok编写了许多材料规格，具有在全球范围内研究的最佳实践是什么和从高质量的制造商那里可获得的是什么。Norsok规格被许多冶金学家和工程设计人员所使用，特别是在石油和天然气行业，作为对于在不同合金中什么冶金性能可以实现的权威指南。许多25％Cr超级双相不锈钢铸件已经制造了40多年。然而，与Norsok规格中规定的冲击性能相比，不可能保证在-46℃下的更高的冲击性能，并且即便如此也不是在厚壁组件中(例如，具有超过150mm或超过200mm或超过250mm的厚度)。本专利技术涉及特定化合物以用于ASTMA995-13Gr6A(2013年12月1日)类型的超级双相合金，其在-46℃下始终提供比Norsok规格高150％的优越冲击性能，并且还提供-101℃下可接受的冲击性能(45JAv/35JMin)。ASTMA488焊接鉴定标准没有提到深度冲击试验(即通过焊缝的深度)，几乎所有的焊缝金属(weldmetal)的冲击试验通常在焊帽附近进行，而不是在焊缝根部进行。正是由于这个原因，厚双相焊缝的冲击性能的知识较少。通过使用商业上可用的双相焊丝或电极的广泛测试程序产生的数据已经表明，从焊帽开始的测试越往下进行，在-46℃下焊后溶液处理的铸件中的焊缝金属的冲击性能严重降低。在50毫米和100毫米深度之间的冲击性能是不可接受的，因为它们通常是个位数。当应用于25％Cr超级双相合金的电焊条时，采用与本专利技术钢中所确定的相同或相似的化学限制，还大大增强了比焊帽深25mm的焊缝金属中的冲击性能。本专利技术提供了一种钢，其包含或由以下组成，以质量％计：0.005-0.015％的碳；0.05-0.35％的硅，7.45-8.4％的镍；1.00％或更少的锰；0.025％或更少的硫；0.030％或更少的磷；24.0％-26.0％的铬；0.50-1.00％的铜；3.0-4.0％的钼；0.75％或更少的钴；0.010％或更少的铌；0.015％或更少的铝；0.20-0.30％的氮和0.50-0.85％的钨；余量为铁和不可避免的杂质。采用本专利技术的特定化学成分控制本专利技术的C、Si、Ni、Nb和W(以最小化σ相的存在)导致以下结果：1)ASTMA995-136A(2013年12月1日)中的冲击性能，在-46℃时，在200mm厚的截面的1/4和1/2T处达到和超过140J平均值/100J单个最小值(140Javerage/100Jsingleminimum)，并且仍然达到ASTM规范中规定要求的屈服(Yield)、极限拉伸强度(UTS)、伸长率和腐蚀性能。2)ASTMA995-136A(2013年12月1日)中-101℃下，200毫米厚截面的冲击特性始终达到45J平均值和35J最小值。这种水平的机械性能和安全裕度在历史上一直不可能在一致的基础上用厚壁铸件实现。3)如果对焊接耗材(例如填充焊缝金属和电焊条)施加比ASTM规范更严格的相同或相似化学限制，则在200mm厚的超级双相不锈钢(例如ASTMA9956A)的100m深焊缝处，将在焊后热处理(固溶化和水淬)或在焊接状态条件下提供在-46℃下整个焊缝截面厚度高达100J平均值/80J单个值的冲击性能。因此，本专利技术提供了一种焊接耗材，其包括或由以下组成，以质量％计：0.015％或更少的碳；0.05-0.35％的硅，7.45-10.5％的镍；2.00％或更少的锰；0.025％或更少的硫；0.030％或更少的磷；24.0-27.0％的铬；0.00-1.00％的铜；3.0-4.5％的钼；0.75％或更少的钴；0.010％或更少的铌；0.015％或更少的铝；0.20-0.30％的氮；0.00-1.00％的钨；余量为铁和不可避免的杂质。本专利技术还提供了钢或焊接耗材在液化石油气(LPG)设施中的用途。本专利技术进一步提供了一种对处于焊接或未焊接状态的双相不锈钢的铸造或锻制或锻造产品进行热处理的优选方法，包括：将产品的温度升高至1100-1150℃之间的第一温度并保持在所述第一温度下；将产品的温度降低至1040-1070℃之间的第二温度并保持在所述第二温度；并从第二温度将产品在水中淬火。仅通过将铸件的温度升高至1100-1150℃之间的第一温度并保持在第一温度，就可以更常规地热处理所述铸件或锻件。这两个循环也适用于焊接铸件。与本专利技术相关的热处理可以应用于本专利技术的钢和本专利技术的焊接耗材以及其他超级双相不锈钢。控制与ASTM热处理的不同之处在于1120℃保温以使得铸件热透(最大铸件横截面每英寸约1小时)，随后将温度降至1050℃并保持更长时间(例如5小时)，然后进行水淬。采用这种热处理工艺，或者在焊接完全不进行焊后热处理的情况下，用增强型化合物，仍然会产生比标准高大约50％的冲击性能，但本专利技术的阶梯热处理进一步改善了本专利技术的基体金属/钢和由本专利技术的焊接耗材制成的焊缝的冲击性能。本专利技术的双相不锈钢在热处理状态下的铸件中具有高冲击性。已经热处理的铸件可以用本专利技术的化合物的填料或棒焊接，不经过焊后热处理，并且在基体铸造金属和焊缝金属两者中仍然具有优异的抗冲击性。优异的抗冲击性和耐腐蚀性被认为是钢的微观结构中的σ相的体积分数较低的结果。σ相是一种金属间化合物，除了奥氏体和铁素体以外，还可以存在于双相不锈钢中，其与碳化物、氮化物等一起构成了所述微观结构的其余部分。大量的σ相的缺少也意味着大型铸件在热处理过程中不会因温度升高或降低而开裂。以前，即使超级双相大型铸件缓慢升温，也会导致铸件开裂。现将参照以下附图通过非限制性示例来描述本专利技术。图1是ASTMA995-13Gr6A(2013年12月1日)钢的成分范围表；图2是本专利技术实施例和比较例的成分和冲击强度表；图3是本专利技术实施例的成分和冲击强度表；图4是焊接耗材成分实例的表；图5是200mm焊接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢，含有以质量％计：0.005～0.015％的碳；0.05～0.35％的硅，7.45～8.4％的镍；1.00％或更少的锰；0.025％或更少的硫；0.030％或更少的磷；24.0％～26.0％的铬；0.50～1.00％的铜；3.0～4.0％的钼；0.010％或更少的铌；0.75％或更少的钴；0.015％或更少的铝；0.20～0.30％的氮；0.50～0.85％的钨；余量是铁和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.23 GB 1522777.0;2016.04.08 GB 1606014.7;201.一种钢，含有以质量％计：0.005～0.015％的碳；0.05～0.35％的硅，7.45～8.4％的镍；1.00％或更少的锰；0.025％或更少的硫；0.030％或更少的磷；24.0％～26.0％的铬；0.50～1.00％的铜；3.0～4.0％的钼；0.010％或更少的铌；0.75％或更少的钴；0.015％或更少的铝；0.20～0.30％的氮；0.50～0.85％的钨；余量是铁和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的钢，包含7.5％或更多的镍，优选7.8％或更多的镍，最优选8.00％或更多的镍。3.根据权利要求1所述的钢，包含8.05％或更多的镍。4.根据权利要求1-3中任一项所述的钢，包含8.1％或更多的镍。5.根据前述权利要求中任一项所述的钢，包含0.005～0.0145％的碳。6.根据前述权利要求中任一项所述的钢，包含0.05～0.30％的硅，优选0.05～0.25％的硅，最优选0.10～0.25％的硅。7.根据权利要求1-6中任一项所述的钢，包含0.002％或更多的铌。8.根据权利要求1-7中任一项所述的钢，包含0.003％或更多的铌。9.根据权利要求1-8中任一项所述的钢，包含0.010％或更少的硫。10.根据权利要求1-9中任一项所述的钢，包含0.64％～0.84％的钨，优选0.66％～0.84％的钨。11.根据权利要求1-10中任一项所述的钢，包含0.010％或更少的铝。12.根据权利要求1-11中任一项所述的钢，其中，根据在ASTMA9232014下测定的所述钢中σ相的体积分数为小于0.25％，优选小于0.1％，最优选不具有可检测的σ相。13.根据权利要求1-12中任一项所述的钢，其中，所述钢是根据2013年12月1日的ASTMA995-13Gr6A的钢。14.根据权利要求1-13中任一项所述的钢，其中，根据ASTME23，2012-C在-46℃下测量的1/2T处的平均冲击强度为100J或更高，并且至少三次测试为80J或更高。15.根据权利要求1-14中任一项所述的钢，其中，根据ASTME23，2012-C在-46℃下测量的1/2T处的平均冲击强度为140J或更高，并且至少三次测试为105J或更高。16.根据权利要求1-15中任一项所述的由钢制成的铸造、锻制或锻造产品。17.一种焊接耗材，包含，以质量％计：0.015％或更少的碳；0.05～0.35％的硅，7.45～10.5％的镍；2.00％或更少的锰；0.025％或更少的硫；0.030％或更少的磷；24.0～27.0％的铬；0.00～1.00％的铜；3.0～4.5％的钼；0.75％或更少的钴；0.010％或更少的铌；0.015％或更少的铝；0.20～0.30％的氮；0.00～1.00％的钨；余量是铁和不可避免的杂质。18.根据权利要求17所述的焊接耗材，包括1.00％或更少的锰和/或24.0～26.0％的铬。19.根据权利要求17或18所述的焊接耗材，包括10.0％或更少的镍。20.根据权利要求17或18所述的焊接耗材，包括0.50～1.00％的铜。21.根据权利要求17或18所述的焊接耗材，包括3.0～4.0％的钼；和0.50～0.85％的钨。22.根据权利要求17-21中任一项所述的焊接材料，包含7.8％或更多的镍，优选8.05％或更多的镍，更优选8.1％或更多的镍，还更优选9.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·斯坦利·古德温，伯纳德·雷夫·欧内斯特·古德温，斯蒂芬·罗伯茨，史蒂文·查尔斯·伯克斯，
申请(专利权)人：古德温公开有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB