一种650℃超超临界火电机组用芯线过渡型耐热钢焊条制造技术

本发明专利技术提供了一种650℃超超临界火电机组用芯线过渡型耐热钢焊条，采用CaO‑CaF2‑SiO2渣系配方，添加微量合金元素，熔敷金属主要成分为9％Cr‑3％W‑3％Co，焊接工艺性能良好，在100℃×1h+780℃×3h的热处理条件下熔敷金属抗拉强度Rm≥680MPa，常温KV2≥50J，其焊接接头抗拉强度Rm≥680MPa，常温KV2≥50J。

A core wire transition heat resistant steel electrode for 650 degree ultra supercritical thermal power unit

The invention provides a kind of core wire transition heat-resistant steel welding electrode for ultra supercritical thermal power unit at 650 C, using CaO CaF2 SiO2 slag system formula, adding trace alloy elements, the main composition of the deposited metal is 9%Cr 3%W 3%Co, the welding process is good, and the metal resistance is deposited under the heat treatment condition of 100 degrees C 1h+780 C 3H. The tensile strength of the welded joint is Rm or more than 680MPa, and the tensile strength of the welded joint is Rm or more than 680MPa, and the ambient temperature of KV2 is greater than or equal to 50J. The strength is Rm or more than 50J.

【技术实现步骤摘要】
一种650℃超超临界火电机组用芯线过渡型耐热钢焊条
本专利技术属于焊接材料领域，特别涉及一种650℃超超临界火电机组用芯线过渡型耐热钢焊条。
技术介绍
随着近年来国民经济的快速发展所带来的对电力的大量需求，相关部门和企业迫切需要提高电站建设和运行的效率、降低成本同时兼顾环境保护。在这种条件下发展超超临界锅炉机组已成为电站建设的主导方向。而新型马氏体耐热钢G115，在620～650℃温度段具有优异的组织稳定性和持久强度，其持久强度是P92钢的1.5倍，同时其抗高温蒸汽氧化腐蚀性能优于P92钢，优良的性能将被应用于超超临界锅炉高温高压部件等领域。故其相匹配焊接材料的研发显得尤为重要。尤其是焊材需要和母材具有相同的高温持久强度、抗高温蠕变性能、抗高温烟气侧腐蚀性能、抗高温汽水介质氧化性能等，对研发工作提出更高要求。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提供了一种650℃蒸汽温度超超临界火电机组用低合金钢电焊条，采用CaO-CaF2-SiO2渣系配方，主要成分为9％Cr-3％W-3％Co，添加微量合金元素，焊接工艺性能良好，在100℃×1h+780℃×3h的热处理条件下熔敷金属抗拉强度Rm≥680MPa，常温KV2≥50J，其焊接接头抗拉强度Rm≥680MPa，常温KV2≥50J，特别适合用于超超临界火电机组用钢，尤其是马氏体耐热钢G115的焊接。为实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是：一种650℃超超临界火电机组用芯线过渡型耐热钢电焊条，由焊芯和药皮构成，药皮涂敷于焊芯外壁，按重量百分比计，其熔敷金属主要化学成分为：C0.06-0.10，Mn0.30-0.90，Si≤0.50，P≤0.008，S≤0.008，Cr8.5-9.5，Co2.5-3.5，W2.5-3.5，Nb0.02-0.09，V0.15-0.24，Cu0.50-1.10，B0.010-0.024，N0.005-0.025，余量为Fe和杂质。优选的，按重量百分比，所述焊芯的成分含量为：C0.082-0.089，Mn0.50-0.52，Si0.25-0.26，P0.005-0.006，S0.004-0.005，Cr8.89-8.93，Co2.77-2.83，W2.71-2.74，Nb0.068-0.07，V0.18-0.2，Cu0.92-0.93，B0.015-0.016，N0.006-0.007，余量为Fe。优选的，按照重量百分比，所述药皮的成分含量为：碳酸钙28-32，氟化钙19-22，金红石5-6，二氧化硅5.5-6，硅铁1.5-2，锰铁1-1.5，钒铁0.5，钴粉1.5-2，铬粉3.5-4.5，铜粉0.5，钨粉1，硼铁1-1.5，铁粉余量。优选的，按重量百分比计，所述650℃超超临界火电机组用芯线过渡型耐热钢焊条的熔敷金属的化学成分为：C0.074，Mn0.81，Si0.26，P0.006，S0.004，Cr8.84，Co3.37，W2.99，Nb0.041，V0.23，Cu0.58，B0.015，N0.013，余量为Fe和稀有元素。优选的，按重量百分比计，所述650℃超超临界火电机组用芯线过渡型耐热钢焊条的熔敷金属的化学成分为：C0.078，Mn0.80，Si0.25，P0.006，S0.005，Cr8.86，Co3.34，W2.96，Nb0.042，V0.23，Cu0.59，B0.014，N0.014，余量为Fe和杂质。优选的，按重量百分比计，所述650℃超超临界火电机组用芯线过渡型耐热钢焊条的熔敷金属的化学成分为：C0.079，Mn0.82，Si0.26，P0.006，S0.004，Cr8.84，Co3.37，W2.98，Nb0.041，V0.24，Cu0.58，B0.015，N0.013，余量为Fe和杂质。本专利技术对熔敷金属中各化学元素的限定理由分别叙述如下：本专利技术焊条的成分中，C具有很强的强化作用，同时会显著降低材料塑性和韧性，当C＞0.1％时，随着含碳量的增加，钢的强度反而下降，而过低的C对高温持久强度不利，故C含量应限制在0.06-0.10％。少量的Mn可降低S含量，促进焊缝脱氧，但太多的Mn会降低组织的高温铁素体的稳定性。故其含量控制在0.30-0.90％为宜。本专利技术焊条中加入的Si是一种重要的脱氧剂，与Cr同时存在时还可以提高合金的高温抗氧化性能，故一般控制在0.5％以内。P、S已形成低熔点共晶，回火时析出晶界，降低材料强度，故需严格控制其含量，分别为P≤0.008％，S≤0.008％。Cr可以提高耐热钢的抗氧化性能和腐蚀性能；提高钢的高温持久强度和蠕变强度，固溶于基体起固溶强化作用，但Cr含量过高会降低持久强度，所以Cr含量控制在8.5-9.5％为宜。研究发现，在650℃条件下钢中加入3％左右的Co元素对钢的持久强度具有最有利的影响，因此其含量控制在2.5-3.5％为宜。W能显著提高耐热钢的持久强度和蠕变极限，W的最佳量控制在2.5-3.5％。Nb含量控制在0.02-0.09％，从而保证焊缝金属具有优良的高温蠕变性能和理想的常温韧性。V是强烈的碳化物形成元素，钢中加入V可以细化晶粒显著提高焊缝强度，但易形成晶界裂纹，V最佳控制在0.15-0.24％。Cu能提高钢的强度和韧性，特别是大气腐蚀性能，但含量过高会降低钢的高温塑性，故Cu的含量控制在0.50-1.10％。B可以细化晶粒，在熔池金属凝固过程中与N易结合为BN，降低固溶N的含量；但是含有较高含量的B元素时，若N含量过高，可能会形成较大的BN颗粒，在本身严重弱化钢的强韧性的同时，还将消耗用于晶界强化的B元素，从而严重影响钢的高温持久强度，其含量控制在0.010-0.024％。N是强烈的奥氏体形成元素，它对奥氏体的稳定性作用比Ni强20倍，过高的N会降低材料韧性，其含量控制在0.005-0.025％。其余为Fe和稀有元素。本专利技术的有益效果在于：(1)焊条采用CaO-CaF2-SiO2渣系，工艺性优良，电弧燃烧稳定，挺度和吹力较好，飞溅小，铁水流动性良好，焊缝成型美观，焊后脱渣容易；(2)焊条能适用于全位置焊接；(3)焊条药皮含水率＜0.15％，熔敷金属扩散氢含量＜4ml/100g(水银法)；(4)焊条熔敷金属在100℃×1h+780℃×3h的热处理条件下抗拉强度Rm≥680MPa，常温KV2≥50J，其焊接接头在100℃×1h+780℃×3h的热处理条件下抗拉强度Rm≥680MPa，常温KV2≥50J；(5)该焊条焊缝金属具有优良的长期高温蠕变强度。本专利技术采用CaO-CaF2-SiO2渣系配方，添加微量合金元素，熔敷金属主要成分为9％Cr-3％W-3％Co，焊接工艺性能良好，在100℃×1h+780℃×3h的热处理条件下熔敷金属抗拉强度Rm≥680MPa，常温KV2≥50J，其焊接接头抗拉强度Rm≥680MPa，常温KV2≥50J。本专利技术经过成分配比设计及渣量配比，与母材有相当的力学性能如抗拉强度、冲击韧性，具备优良的物理性能以及良好的全位置焊接操作性，特别适合用于超超临界火电机组用钢，尤其是马氏体耐热钢G115的焊接。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。一种650℃超超临界火电机组用芯线过渡型耐热钢电焊条，由焊本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种650℃超超临界火电机组用芯线过渡型耐热钢焊条，由焊芯和药皮构成，药皮涂敷于焊芯外壁，其特征在于，焊芯为合金芯线，药皮采用CaO‑CaF2‑SiO2渣系，合金元素采用焊芯过渡；按重量百分比计，所述650℃超超临界火电机组用芯线过渡型耐热钢焊条的熔敷金属的化学成分为：C 0.06‑0.10，Mn 0.30‑0.90，Si≤0.50，P≤0.008，S≤0.008，Cr 8.5‑9.5，Co 2.5‑3.5，W 2.5‑3.5，Nb 0.02‑0.09，V 0.15‑0.24，Cu 0.50‑1.10，B 0.010‑0.024，N 0.005‑0.025，余量为Fe和杂质。

【技术特征摘要】
1.一种650℃超超临界火电机组用芯线过渡型耐热钢焊条，由焊芯和药皮构成，药皮涂敷于焊芯外壁，其特征在于，焊芯为合金芯线，药皮采用CaO-CaF2-SiO2渣系，合金元素采用焊芯过渡；按重量百分比计，所述650℃超超临界火电机组用芯线过渡型耐热钢焊条的熔敷金属的化学成分为：C0.06-0.10，Mn0.30-0.90，Si≤0.50，P≤0.008，S≤0.008，Cr8.5-9.5，Co2.5-3.5，W2.5-3.5，Nb0.02-0.09，V0.15-0.24，Cu0.50-1.10，B0.010-0.024，N0.005-0.025，余量为Fe和杂质。2.如权利要求1所述的650℃超超临界火电机组用芯线过渡型耐热钢焊条，其特征在于，按重量百分比，所述焊芯的成分含量为：C0.082-0.089，Mn0.50-0.52，Si0.25-0.26，P0.005-0.006，S0.004-0.005，Cr8.89-8.93，Co2.77-2.83，W2.71-2.74，Nb0.068-0.07，V0.18-0.2，Cu0.92-0.93，B0.015-0.016，N0.006-0.007，余量为Fe。3.如权利要求1所述的650℃超超临界火电机组用芯线过渡型耐热钢焊条，其特征在于，按照重量百分比，所述药皮的成分含量为：碳酸钙28-32，氟化钙19-22，金红石5-6，二氧化硅5.5-6，硅铁1.5-2，...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡鸿祥，陈国栋，王登峰，周峙宏，
申请(专利权)人：昆山京群焊材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32