一种超超临界耐热钢药芯焊丝及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超超临界耐热钢药芯焊丝及其制备方法，所述药芯焊丝包括外皮和药芯，外皮为低碳钢钢薄带，以质量百分比计，药芯包括以下组分：石墨粉3～5％、金属铬35～50％、金红石20～40％、钼铁3～8％、锰铁粉3～8％、镍粉1～8％、长石2～8％、钒铁1～5％、铌铁1～5％、氟化物0.2～2％以及余量的铁粉和不可避免的杂质；其中，药芯重量占焊丝总重量的10～30％。制备方法为将药芯的各组分按配比混合均匀后置于作为外皮的低碳钢钢薄带上，包裹或卷制成丝并经拉拔减径至预定规格，制得所述超超临界耐热钢药芯焊丝。

Ultra supercritical heat resistant steel flux cored wire and preparation method thereof

The invention discloses an ultra supercritical heat resistant steel cored wire and its preparation method, the flux cored wire and cored including skin for skin, low carbon steel strip, with the mass percent, the drug core comprises the following components: graphite powder 3 ~ 5%, 35 ~ 50% chromium, 20 rutile ~ 40%, 3 ~ 8%, iron manganese molybdenum nickel powder 3 ~ 8%, 1 ~ 8%, 2 ~ 8%, 1 feldspar ferrovanadium ~ 5%, 1 ~ 5% Ferrocolumbium, 0.2 ~ 2% and the remainder of the fluoride powder and unavoidable impurities; the medicine core weight accounted for 10 of the total weight to 30% wire. The preparation method is to make each medicine core comprises mixing evenly placed as low carbon steel strip on the skin, wrapped or rolled into the drawing wire and reducing to a predetermined specifications prepared by the ultra supercritical heat resistant steel flux cored wire.

【技术实现步骤摘要】
一种超超临界耐热钢药芯焊丝及其制备方法
本专利技术属于焊接制备的
，更具体地讲，涉及一种超超临界耐热钢药芯焊丝及其制备方法。
技术介绍
尽管超超临界发电技术在国外已经有几十年的历史了，但是在国内还处于刚刚起步阶段，而相应的超超临界耐热材料的研究同样处于起步阶段。随着工作温度和工作压力的提高，要求超超临界汽轮机中的重要部件的材料具有更好的热强性能、抗高温腐蚀和氧化性能，因此材料的制造技术成为制约超超临界机组发展的关键。对于承受一定的载荷而又经常经历急剧温度变化的高温结构材料，首先必须具有高的抗氧化性能和一定的热强性能，同时还须具有良好的抗热疲劳性能以抵抗温度变化引起的热疲劳，高的组织稳定性以保证在高温环境中结构尺寸稳定。热电厂中的主要部件如蒸汽管线、汽包、水冷壁、锅炉等均采用耐热钢制造。提高现代热电厂的热效率首先就是要提高蒸汽的温度和压力。为满足这一实际需要，多年来，相关行业一直致力于新型耐热钢的研究和开发，特别是铬的含量为9～12wt％的高铬耐热钢的发展。该系列耐热钢由于具有很高的强韧性、抗蠕变性能，以及良好的抗高温氧化和抗腐蚀性能而得到关注，并成为热电厂中主要设备用材的主选或更新换代材料。ZG1Cr10MoVNbN耐热钢是超超临界汽轮机高温用铸钢,是我国具有自主知识产权的新型材料,主要用于超超临界汽轮机高压内缸、主汽阀、喷嘴等部件，工作温度为600℃、工作压力为25MPa，该类部件要求材料具有较好的热强性能、抗高温腐蚀和氧化性能。所以对该材料的研究和开发对于发展超超临界发电机组具有十分重要的意义。超超临界焊条经过多年的发展，已经有了广泛的应用。而随着自动化程度的提高，越来越多的用户需要此类自动或半自动焊接材料代替手工焊焊条，所以此类焊丝的开发也迫在眉睫。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种适用于超超临界汽轮机ZG1Cr10MoVNbN或T91/P91等耐热钢配套使用的超超临界耐热钢药芯焊丝及其制备方法。本专利技术的一方面提供了超超临界耐热钢药芯焊丝，所述药芯焊丝包括外皮和药芯，所述外皮为低碳钢钢薄带，以质量百分比计，所述药芯包括以下组分：石墨粉3～5％、金属铬35～50％、金红石20～40％、钼铁3～8％、锰铁粉3～8％、镍粉1～8％、长石2～8％、钒铁1～5％、铌铁1～5％、氟化物0.2～2％以及余量的铁粉和不可避免的杂质；其中，所述药芯重量占焊丝总重量的10～30％根据本专利技术超超临界耐热钢药芯焊丝的一个实施例，所述药芯焊丝的直径为φ1.2～2.4mm。根据本专利技术超超临界耐热钢药芯焊丝的一个实施例，以质量百分比计，所述低碳钢钢薄带包含以下成分：C0.02～0.045％、Mn0.15～0.35％、Si≤0.035％、S≤0.015％、P≤0.017％以及余量的铁和不可避免的杂质。根据本专利技术超超临界耐热钢药芯焊丝的一个实施例，所述氟化物为氟化钙、氟钛酸钾和氟铝酸钾中的一种或多种。根据本专利技术超超临界耐热钢药芯焊丝的一个实施例，所述药芯焊丝适用于超超临界汽轮机ZG1Cr10MoVNbN或T91/P91耐热钢的配套使用。根据本专利技术超超临界耐热钢药芯焊丝的一个实施例，以质量百分比计，所述药芯焊丝的焊接熔敷金属包含以下成分：C0.08～0.13％、Mn≤1.20％、Si≤0.50％、S≤0.015％、P≤0.020％、Cr8.0～10.5％、Mo0.85～1.20％、Ni≤0.8％、V0.15～0.30％、Nb0.02～0.10％以及余量的Fe和不可避免的杂质。根据本专利技术超超临界耐热钢药芯焊丝的一个实施例，所述焊接熔敷金属的扩散氢含量小于5mL/100g且力学性能为：抗拉强度≥620Mpa、屈服强度≥540Mpa、延伸率≥16％、20℃冲击达到40J。本专利技术的另一方面提供了上述超超临界耐热钢药芯焊丝的制备方法，将药芯的各组分按配比混合均匀后置于作为外皮的低碳钢钢薄带上，包裹或卷制成丝并经拉拔减径至预定规格，制得所述超超临界耐热钢药芯焊丝。本专利技术的超超临界耐热钢药芯焊丝可配套用于超超临界汽轮机ZG1Cr10MoVNbN、T91/P91等耐热钢，符合国家标准GB/T17493E91T1-B9M的要求。并且，该药芯焊丝的焊接工艺性能和理化性能良好，工艺上达到焊接工艺性能良好、电弧稳定、飞溅小、焊缝成型美观且能够进行全位置焊接等目的，性能上达到具有良好力学性能的目的。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。下面先对本专利技术的超超临界耐热钢药芯焊丝进行详细地说明。根据本专利技术的示例性实施例，所述超超临界耐热钢药芯焊丝包括外皮和药芯，外皮为低碳钢钢薄带，以质量百分比计，所述药芯包括以下组分：石墨粉3～5％、金属铬35～50％、金红石20～40％、钼铁3～8％、锰铁粉3～8％、镍粉1～8％、长石2～8％、钒铁1～5％、铌铁1～5％、氟化物0.2～2％以及余量的铁粉和不可避免的杂质；其中，药芯重量占焊丝总重量的10～30％。耐热钢通常是加入合金元素，即通过合金化来提高钢的高温强度。常用的合金元素有铬、铝、钒、钨、铌、硼、硅、稀土等，通过加入合金元素并进行适当的热处理工艺，可以起到固溶强化、晶界强化及沉淀强化的作用。高合金含量的固溶强化对提高耐热钢的强度具有一定的效果，但高铬耐热钢一般采用细小弥散的第二相粒子强化来提高其强度。因为细小弥散的第二相粒子在提高材料强度的同时，可起到钉扎位错、阻碍位错运动，从而起到进一步提高耐热钢强度的作用。本专利技术药芯粉中各组分的主要作用如下：石墨粉：在超超临界焊材中，加入适当的石墨可以扩大和稳定奥氏体，提高焊缝的高温强度。在石墨粉含量在3～5％的范围内，熔敷金属具有较好的韧性和强度。碳含量过低容易引起高温强度不足，碳含量过高容易出现结晶裂纹。金属铬：铬是耐热钢中极重要的合金元素。当钢中含铬量足够时，能在钢的表面形成致密的氧化膜。这层氧化膜能在一定程度上阻止氧、硫、氮等腐蚀性气体向钢中扩散，也能阻止金属离子向外扩散。耐热钢的抗高温腐蚀性能与含Cr量有一定的关系，当含Cr量达到9％以上时，钢的高温抗氧化能力明显提高。本专利技术通过直接在药芯中加入金属铬来提高熔敷金属的铬含量，从而提高其力学性能。金红石：在加入量为20～40％左右，能够很好的起到造渣、稳定电弧的作用。如果加入过多，会引起熔渣较粘，渣流动性不好；如果加入过少，不能起到造渣及稳定电弧的作用，影响焊材的工艺性能。钼铁：作为焊缝金属中钼的主要来源。钼是提高热强性的最重要合金元素之一，耐热钢中一般都含有Mo。Mo溶于铁素体，能显著提高铁素体的再结晶温度，从而提高蠕变强度，Mo同时能以细小的碳化物的形式产生弥散强化作用，钼是焊缝金属中重要的强化元素，在本专利技术药芯焊丝的药芯中含量过低会导致焊缝金属强度不足，含量过高会导致强度过高、韧性恶化。限定药芯中钼铁含量为3～8％，优选钼含量为50～60％的钼铁。锰铁：作为焊缝金属中锰的主要来源。在焊缝中增加锰一方面加强脱氧，一方面增加了针状铁素本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超超临界耐热钢药芯焊丝，其特征在于，所述药芯焊丝包括外皮和药芯，所述外皮为低碳钢钢薄带，以质量百分比计，所述药芯包括以下组分：石墨粉3～5％、金属铬35～50％、金红石20～40％、钼铁3～8％、锰铁粉3～8％、镍粉1～8％、长石2～8％、钒铁1～5％、铌铁1～5％、氟化物0.2～2％以及余量的铁粉和不可避免的杂质；其中，所述药芯重量占焊丝总重量的10～30％。

【技术特征摘要】
1.一种超超临界耐热钢药芯焊丝，其特征在于，所述药芯焊丝包括外皮和药芯，所述外皮为低碳钢钢薄带，以质量百分比计，所述药芯包括以下组分：石墨粉3～5％、金属铬35～50％、金红石20～40％、钼铁3～8％、锰铁粉3～8％、镍粉1～8％、长石2～8％、钒铁1～5％、铌铁1～5％、氟化物0.2～2％以及余量的铁粉和不可避免的杂质；其中，所述药芯重量占焊丝总重量的10～30％。2.根据权利要求1所述超超临界耐热钢药芯焊丝，其特征在于，所述药芯焊丝的直径为φ1.2～2.4mm。3.根据权利要求1所述超超临界耐热钢药芯焊丝，其特征在于，以质量百分比计，所述低碳钢钢薄带包含以下成分：C0.02～0.045％、Mn0.15～0.35％、Si≤0.035％、S≤0.015％、P≤0.017％以及余量的铁和不可避免的杂质。4.根据权利要求1所述超超临界耐热钢药芯焊丝，其特征在于，所述氟化物为氟化钙、氟钛酸钾和氟铝酸钾中的一种或多种。5.根据权利要求1所述超超临界耐热钢药芯焊丝，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭栖利，蒋勇，明廷泽，张晓柏，官忠波，邬亲丹，
申请(专利权)人：四川大西洋焊接材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51