一种气体保护焊丝及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种气体保护焊丝，其化学元素质量百分比为：C：0.06～0.15％，Si：0.15～0.50％，Mn：0.5～2.0％，Cr：8.5～10％，Ni：0.4～0.8％，Mo：0.8～1.2％，V：0.10～0.30％，Nb：0.02～0.08％，0＜Al≤0.05％，N：0.02～0.07％，余量为铁和其他不可避免的杂质。此外，本发明专利技术还公开了一种该气体保护焊丝的制造方法，包括步骤：(1)冶炼和铸造；(2)制成方坯；(3)轧制得到盘条；(4)盘条退火：退火温度为805‑835℃；(5)轧制或拉拔得到气体保护焊丝。该气体保护焊丝焊接得到的熔敷金属的抗拉强度≥600MPa，延伸率≥17％。

A Gas Shielded Welding Wire and Its Manufacturing Method

The invention discloses a gas shielded welding wire, whose chemical element mass percentages are C:0.06-0.15%, Si:0.15-0.50%, Mn:0.5-2.0%, Cr:8.5-10%, Ni:0.4-0.8%, Mo:0.8-1.2%, V:0.10-0.30%, Nb:0.02-0.08%, 0

【技术实现步骤摘要】
一种气体保护焊丝及其制造方法
本专利技术涉及一种焊丝及其制造方法，尤其涉及一种气体保护焊丝及其制造方法。
技术介绍
随着工业和居民生活对能源的需求越来越高，电站锅炉工作系数和热效率逐渐提高，世界各国都在大力发展超超临界电站锅炉，其对锅炉承压部件提出更高的要求。9Cr-1Mo钢(简称T/P91钢)是一种铁素体耐热不锈钢，具有优良的高温性能，性能介于2.25Cr-1Mo(T22/P22)低合金钢和奥氏体不锈钢之间，可作为核电站超临界压力机组的蒸汽管使用(壁温最高可达650℃，蒸汽压力为240个大气压以上)。这种钢管在许多核电站超临界机组中投入使用，显示出优异的综合性能。这种钢属于难变形钢种，其化学成分复杂、合金元素含量高，在热变形过程中变形抗力大、塑性低、变形温度范围窄，给该钢种的焊接带来一定的难度。到目前为止，T/P91钢的焊接材料几乎全部依赖进口，生产成本高，采购周期长。且国内仅有的几家合资企业也都是进口盘条生产焊丝，国内钢厂生产的盘条难以满足要求。公开号为CN103111774A，公开日为2013年5月22日，名称为“一种T/P91钢焊条及其制作方法”的中国专利文献公开了一种T/P91钢焊条制造方法。该专利文献所公开的技术方案专利技术采用R40作焊芯，药粉成分为：大理石31～35％，萤石26～29％，钛白粉4～7％，石英1～2％，云母1～2％，金属铬13～15％，雾化镍粉1～2％，钛铁7-9％，钼铁1～2％，铌铁0.5～1％、钒铁1～2％、钒氮合金1～2％。该专利文献所涉及的焊条焊接工艺性能良好，飞溅少，烟尘量低，然而所公开的技术方案中并未涉及对焊芯成分进行设计。公开号为CN103008917A，公开日为2013年4月3日，名称为“一种超超临界新型铁素体耐热钢焊条”的中国专利文献公开了一种超超临界新型铁素体耐热钢焊条，在该专利文献所公开的技术方案中采用H08Cr9WMo焊芯和药皮，药皮成分为：28～40％大理石，18～28％萤石，5～10％金红石，3～8％钛铁，4～10％硅微粉，2～5％硅铁，1～1.8％钒铁，0.4～0.8％铌铁，1～1.8％镍粉，0.4～0.8％纯碱，0.4～0.8％CMC，0.2～0.6％无定形石墨，0.6～1.5％氮化铬铁，1.5～3％电解锰，焊接时电弧稳定、飞溅少、脱渣性好，然而，该专利文献所公开的技术方案中仅仅涉及焊条药皮成分设计，而并未进行焊丝成分的设计。鉴于此，期望开发研制能满足要求的低成本T/P91钢焊丝，改变目前大量依赖进口的现状，降低电站运行成本，产生社会经济效益。本专利技术焊丝具有良好的工艺性能和焊接性能，具有良好的10万小时持久强度及高温蠕变性能。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种气体保护焊丝，该气体保护焊丝强度高、耐腐蚀性好，拉拔性能高。为了达到上述专利技术的目的，本专利技术提供了一种气体保护焊丝，其化学元素质量百分比为：C：0.06～0.15％，Si：0.15～0.50％，Mn：0.5～2.0％，Cr：8.5～10％，Ni：0.4～0.8％，Mo：0.8～1.2％，V：0.10～0.30％，Nb：0.02～0.08％，0＜Al≤0.05％，N：0.02～0.07％，余量为铁和其他不可避免的杂质。在本专利技术所述的气体保护焊丝中，通过将熔敷金属包括C、V、Nb、N元素的协同作用，析出细小的化合物沉淀，从而细化熔敷金属晶粒，从而提高了焊缝韧性，并且在焊后接头具有较高的强度、塑性和冲击韧性，并且本案中的焊丝具有较低的焊接裂纹敏感性，保证了在焊接过程电弧平稳、飞溅率低、烟尘量低，焊缝成型美观，利于全位置焊接，保证熔敷金属各元素满足标准要求。鉴于此，本案专利技术人对本专利技术所述的气体保护焊丝的各化学元素的进行设计，其设计原理如下所述：C：碳是钢中的主要合金元素，当钢的含碳量增加时，钢的强度、硬度明显提高，而塑性降低。在焊接过程中，碳起到一定的脱氧作用，在电弧高温作用下与氧发生化合作用，生成一氧化碳和二氧化碳气体，将电弧区和熔池周围空气排除，防止空气中的氧、氮有害气体对熔池产生的不良影响，减少焊缝金属中氧和氮的含量。若含碳量过高，还原作用剧烈，会引起较大的飞溅和气孔。考虑到碳对钢的淬硬性及其对裂纹敏感性增加的影响，在本专利技术所述的气体保护焊丝中将碳的质量百分比控制在0.06～0.15％。Si：硅是一种较好的合金剂，在钢中加入适量的硅能提高钢的屈服强度、弹性及抗酸性能；若含量过高，则降低塑性和韧性。在焊接过程中，硅也具有较好的脱氧能力，与氧形成二氧化硅，易促进非金属夹杂物生成。因此，在本专利技术所述的气体保护将硅的质量百分比控制在0.15～0.50％。Mn：锰在钢中是一种不可或缺元素，随着锰含量的增加，其强度和韧性会有所提高。在焊接过程中，锰也是一种较好的脱氧剂，能减少焊缝中氧的含量。锰与硫化合形成硫化锰浮于熔渣中，从而减少焊缝热裂纹倾向。因此，在本专利技术所述的气体保护焊丝中将Mn的质量百分比控制在0.5～2.0％。Cr：铬能够提高钢的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，钢中铬易形成Cr2O3氧化膜，使得材料具有优良的抗常温、高温氧化性能，提高耐腐蚀性能，铬还可以形成M23C6型碳化物，在基体内起到较好的碳化物强化效果，起固溶强化作用。适当控制铬的含量，有利于得到单一的马氏体组织，从而得到良好的机械性能，因此，在本专利技术所述的气体保护焊丝中将Cr的质量百分比控制在8.5～10％。Ni：镍对钢的韧性有比较显著的效果，一般低温冲击值要求较高时，适当掺入一些镍。Ni的加入有利于提高焊缝的冲击韧性，主要是Ni能降低材料的Ac1温度，提高组织对回火的反应程度，同时降低δ铁素体形成的敏感性。Ni可提高铁素体基体的韧性和促进针状铁素体形成，在低合金高强度钢的焊缝金属中加入0.4～0.8％的Ni，可改善抗冷裂纹性能和提高低温冲击韧性。提高镍含量会显著地提高它的韧性，由于它对Ac1温度的影响，又必须考虑限制其含量。因此，在本专利技术所述的气体保护焊丝中将Ni的质量百分比控制在0.4～0.8％。Mo：钼主要为固溶强化，也参与形成析出强化，能显著提高钢的蠕变极限和持久强度极限，钼还能使再结晶温度显著升高，使得在变形后的回复温度显著提高；并且在450～650℃的温度范围，能有效地抑制渗碳体的聚集，并促进弥散的特殊碳化物析出。焊缝中Mo含量少时，易形成粗大的先析铁素体；当Mo的质量百分比太高，易形成无碳贝氏体、上贝氏体等组织，使韧性显著下降。为了形成均一的细针状铁素体，发挥Mo的有益作用，使焊缝金属的组织更加均一化，韧性显著提高，在本专利技术所述的技术方案中将Mo的质量百分比控制在0.8～1.2％。V：适量的钒可以提高焊缝金属的冲击韧性，钒在低合金钢中可以固溶，从而推迟了冷却过程中奥氏体向铁素体的转变，抑制焊缝中先析铁素体的产生，而促进了细小的针状铁素体组织。另外，钒还可以与焊缝中的氮化合成氮化物从而固化焊缝中可溶性氮，这也会引起焊缝金属提高韧性。但是，采用钒来韧化焊缝，当焊后不进行正火处理，钒的氮化物以微细共格沉淀相存在，使焊缝金属强度提高，而焊缝的韧性则下降。因此，在本专利技术所述的气体保护焊丝中将钒的质量百分比控制在0.10～0.30％。Nb：铌是强碳化物形成元素，能形成稳定的碳化物NbC，这种碳化物极为稳定，它能够提高钢的蠕变极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体保护焊丝，其特征在于，其化学元素质量百分比为：C：0.06～0.15％，Si：0.15～0.50％，Mn：0.5～2.0％，Cr：8.5～10％，Ni：0.4～0.8％，Mo：0.8～1.2％，V：0.10～0.30％，Nb：0.02～0.08％，0＜Al≤0.05％，N：0.02～0.07％，余量为铁和其他不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种气体保护焊丝，其特征在于，其化学元素质量百分比为：C：0.06～0.15％，Si：0.15～0.50％，Mn：0.5～2.0％，Cr：8.5～10％，Ni：0.4～0.8％，Mo：0.8～1.2％，V：0.10～0.30％，Nb：0.02～0.08％，0＜Al≤0.05％，N：0.02～0.07％，余量为铁和其他不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的气体保护焊丝，其特征在于，其化学元素还含有0.01～0.10％的Cu、0.01～0.08％的Ti和0.001～0.02％的B中的至少一种。3.如权利要求1所述的气体保护焊丝，其特征在于，其焊接得到的熔敷金属的微观组织为板条马氏体，其中板条马氏体内具有多个由位错胞转化成的亚晶粒，所述亚晶粒的晶界板被形成为位错网络亚晶界。4.如权利要求3所述的气体保护焊丝，其特征在于，所述板条马氏体内...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩纪鹏，翟瑞银，刘湘江，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31