一种使用填充金属通过焊接连接FeCrAl合金和FeNiCr合金的方法技术

本公开内容涉及一种使用焊接以通过使用特定填充金属来将FeCrAl合金连接至FeNiCr合金的方法。本公开内容还涉及由该方法获得的产品。此外，本公开内容涉及所述方法的用途，特别是在高温应用中的用途。

A method of connecting FeCrAl alloy and FeNiCr alloy by filler metal through welding

The present disclosure relates to a method of using a welding to connect a FeCrAl alloy to a FeNiCr alloy by using a specific filled metal. The present disclosure also deals with the products obtained by this method. In addition, the present disclosure relates to the use of the method, especially for the use in high temperature applications.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种使用填充金属通过焊接连接FeCrAl合金和FeNiCr合金的方法
本公开内容涉及一种使用焊接以通过使用特定填充金属来将FeCrAl合金连接(join)至FeNiCr合金的方法。本公开内容还涉及由该方法获得的产品。此外，本公开内容涉及由所述方法获得产品的用途，特别是在高温应用中的用途。
技术介绍
在许多工业工艺中，存在高温和不良气氛。在这个环境中，材料可能快速氧化或腐蚀和/或蠕变。这样的环境的一个实例是用于获得用于聚合物制造的乙烯的热裂解工艺。这对于所使用的材料的耐腐蚀性和高温强度提出了高要求。在这种工艺中，目标是提高材料的使用寿命，以便减少维修停机次数和昂贵的修理费用。还有一个目标是，提高制造工艺中的温度，以便提高生产率。一种用于高温应用的材料是铁素体的铁-铬-铝(FeCrAl)合金。在许多情况下，当将FeCrAl合金用作结构材料(constructionmaterial)时，需要将其连接至另一高温材料，该另一高温材料常常是奥氏体不锈钢，诸如FeNiCr合金。然而，在通过焊接连接这两种材料上存在挑战，因为材料化学的不同，导致难以形成金属间(intermetallic)相，这将损害焊缝的机械性能。WO2014/204388A1公开了一种用于焊接的填充物，包含(以重量％计)：C：Ni：15.0-20.0，Cr：15.0-22.0，Mn：0.75-2.0，Zr：0.1-1.45，Si：0-1.5，Al：0-2，N：＜0.06，余量Fe和不可避免的杂质。US2006/163231A1公开了一种铁素体不锈钢焊丝，其基本上由以下组成：以质量计0.03％或更少的C、3％或更少的Si、3％或更少的Mn、2％或更少的Ni、11-20％的Cr、3％或更少的Mo、1％或更少的Co、2％或更少的Cu、0.02-2.0％的Al、0.2-1.0％的Ti、0.02％或更少的O、0.04％或更少的N，以及Nb和Ta中的至少一种，其质量％是所述C和所述N的总质量百分比的八倍至1.0质量％，余量Fe和不可避免的杂质。因此非常重要的是，最小化和/或消除在焊接期间形成的脆性中间相的形成，特别是待连接的物体在高温应用中使用的情况下更是如此。同样重要的是，在焊接中避免脆性析出物的连续膜的形成，因为这也将降低焊接的机械性能。因此，本公开内容的一个方面是提供一种通过焊接将FeCrAl合金连接至FeNiCr合金的方法，在该方法中，抑制或避免了上述问题中的至少一个问题。附图说明图1A和B公开了在750℃下老化5000h的焊接样品的微结构。图1A是FeNiCr-金属填充物，且图1B)是FeCrAl-金属填充物。图2A和B公开了焊接后原样的和在750℃下老化5000h的FeNiCr-金属填充物-FeCrAl的抗拉强度。图2A)显示了在室温(RT)下的情况，且图2B)是在750℃下的情况。图3公开了在816℃下所施加的应力和断裂时间的关系。图4公开了FeCrAl-金属填充物-FeNiCr在816℃下的硬度测试。定义在本专利技术中，术语“FeCrAl”意指具有高于11重量％的铬含量、大于4重量％的铝含量及余量Fe(和不可避免的杂质)的FeCrAl合金。这些不锈钢具有铁素体微结构，且在包含所述合金的物体的表面上也将形成铝氧化物的保护层。这些合金也可包含大量钼。在本专利技术中，术语“FeNiCr”意指具有高于11重量％的铬含量、20-60重量％之间的镍含量及余量Fe(和不可避免的杂质)的FeNiCr合金。这些包含铁基和镍基合金的FeNiCr不锈钢合金总是具有奥氏体微结构，且在包含所述合金的物体的表面上将形成铬氧化物保护层。在本公开内容中，术语“wt％”、“重量％”或“％”可互换使用，且意指重量百分比。
技术实现思路
本公开内容提供了一种通过使用特定类型的填充金属来连接两种不同合金的方法。因此，本公开内容提供了使用填充金属通过焊接将FeCrAl合金连接至FeNiCr合金的方法，其中该填充金属包含(重量％)：及余量Fe和不可避免的杂质。因此，如上文或下文所限定的方法基于如下发现：可使用如上文或下文所限定的填充金属通过焊接来连接两种或更多种具有不同材料化学的合金，所述填充金属包含受控量的N、Al和Ni以及受控量的C、Nb、Ti和/或Zr。不同合金(即，FeCrAl合金和FeNiCr合金)可以呈管(tube)和/或带(strip)的形式，且可以以例如带或丝(wire)的形式提供该填充金属，该带或丝适合在焊接应用中使用。特别是，如上文或下文限定的方法适合于将FeCrAl合金连接至FeNiCr合金，且所得到的产品(本文中术语物体(object)和产品(product)将可互换使用)将在高温下具有良好的蠕变强度以及良好的耐腐蚀性。因此，所得到的产品适合于在高温应用中(即在650℃或更高的温度下)使用。然而，该产品也可用于其中要求良好的蠕变强度和良好的耐腐蚀性的其它应用。本方法将提供一种避免了或至少最小化了初始提及的脆性相的影响的焊接。此外，通过如上文或下文所限定的方法获得的产品没有脆性析出物的连续膜，这意味着如果将所述产品用于在高温下运行的设备中，将提高所述产品制造的零件的使用寿命，因此减少维修停机的次数。此外，如上文和下文所限定的方法将提供一种具有足够的长时间(overtime)机械强度(诸如抗拉强度、极限拉伸伸长率和延展性)的产品，当将所述产品用于高温(即大于650℃的温度)应用中时，这是特别有用的。因此，本公开内容涉及一种包含至少一种FeCrAl合金和至少FeNiCr的物体，其中使用具有如上文或下文所限定的组成的填充金属将所述至少一种FeCrAl合金和至少FeNiCr连接在一起。此外，本公开内容还提供了由所述物体制造的零件，该零件用于在高温下运行的设备或设备的零件中。现将描述根据本公开内容的填充金属的合金化元素。碳(C)：0.01至0.10重量％C具有提高蠕变强度的积极效果，因为其将与Ti、Zr和Nb形成碳化物。然而，过高浓度的碳可能降低腐蚀和氧化性质。因此，碳含量是从0.01-0.10重量％，诸如从0.01-0.08重量％。硅(Si)：小于或等于1.5重量％Si降低了氧含量，且对焊池的流动性有积极效果。硅还具有抗渗碳的积极效果。然而，过高的Si含量将提高金属间相的析出的倾向。因此，Si含量小于或等于1.5重量％，诸如从0.01至1.5重量％。锰(Mn)：小于或等于2.0重量％Mn通过固硫对热延展性有积极作用。然而，过高的Mn含量可能导致所获得的焊缝脆化。因此，将Mn含量设置为小于或等于2重量％。铬(Cr)：14.0-27.0重量％Cr改进了焊缝的腐蚀和氧化性质。然而，过高的Cr含量将稳定会导致脆性材料的σ相。因此，应将Cr含量限制在27.0重量％以内。过低的Cr含量将降低耐腐蚀性。因此，在填充金属中，Cr含量是从14.0至27.0重量％，诸如从18.0-23.0重量％。镍(Ni)：小于或等于2.0重量％在填充金属中将Ni含量保持为尽可能低，因为Ni可以增大脆性相(诸如镍铝化合物(nickelaluminide))的形成。该脆性相将减弱焊缝的强度，因为将形成镍铝化合物的连续膜。然而，少量的镍铝化合物将对焊缝的蠕变强度具有积极效果。因此，Ni含量为小于或等于2.0重量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用填充金属通过焊接将FeCrAl合金连接至FeNiCr合金的方法，其中所述填充金属以重量％(wt％)计包含：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.01 EP 15174789.61.一种使用填充金属通过焊接将FeCrAl合金连接至FeNiCr合金的方法，其中所述填充金属以重量％(wt％)计包含：2.根据权利要求1所述的方法，其中所述填充金属包含的N的含量小于或等于0.015wt％。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述填充金属包含的Al的含量小于或等于0.5wt％。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述填充金属包含的Ni的含量小于或等于0.25wt％。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述填充金属包含的Cr的含量是18.0wt％至23.0wt％。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述填充金属包含的C的含量是0....

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·布洛姆费尔特，阿萨·拉尔松，安德斯·沃埃罗埃，安德斯·维尔松，
申请(专利权)人：山特维克知识产权股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE