Fe-Cr-Mn焊丝及其制备方法和焊接工艺技术

本发明专利技术涉及合金焊接技术领域，尤其涉及一种Fe

【技术实现步骤摘要】
Fe
‑
Cr
‑
Mn焊丝及其制备方法和焊接工艺


[0001]本专利技术涉及合金焊接
，具体而言，涉及一种Fe
‑
Cr
‑
Mn焊丝及其制备方法和焊接工艺。

技术介绍

[0002]高温合金是指以Fe、Ni、Co等为基体的一类高温金属材料。铁基合金以Fe
‑
Ni
‑
Cr三元系为基础，镍基合金以Ni
‑
Cr二元系为基础，钴基合金以Co
‑
Ni
‑
Cr三元系为基础。铁基高温合金价格便宜，且具有良好的中温力学性能、热加工性能，广泛用于航空航天、石油化工、能源动力等行业中。铁基高温合金一般加入约25%以上的Ni来稳定奥氏体组织，同时加入约15%以上的Cr元素保证合金有优异的抗氧化和抗腐蚀性能。但是，目前在进行铁基高温合金焊接时，普遍采用高匹配的镍基焊材进行。例如，核电高温气冷堆传热管材料Incoloy 800H是典型的铁基耐热合金，焊接时常采用ERNiCr
‑
3焊丝进行。虽然采用该种镍基焊丝所得焊缝的高温性能优异，但是由此带来的成本较高。因此，针对该类铁基高温合金，开发匹配的铁基高温焊材，具有重要的工程实际价值。

技术实现思路

[0003]本专利技术的第一个目的在于提供一种Fe
‑
Cr
‑
Mn焊丝，以对800H钢材质，进行焊接，保证熔敷金属的力学性能，并降低成本。
[0004]本专利技术所提供Fe
‑
Cr
‑
Mn焊丝，应用于800H钢的焊接，所述焊丝包括焊皮和包裹于焊皮内的药粉，所述药粉按质量百分比包括成分：Cr粉为：45.0
‑
48.0%；Ni粉为：12.0
‑
14.0%；Mn粉为：25.0
‑
28.0%；Ti粉为：1.4
‑
1.8%；Al粉为：0.6
‑
1.0%；V粉为：4.0
‑
5.0%；石墨烯为：0.3
‑
0.6%；其余为Fe粉；其中，以上成分的质量百分比之和为100%。
[0005]进一步地，所述Cr粉、所述Ni粉、所述Mn粉、所述Ti粉、所述Al粉、所述V粉、所述Fe粉的粒度为：100
‑
200目；所述石墨烯的尺寸为：9
‑
11μm。
[0006]进一步地，所述焊丝的药芯填充率为：28
‑
32%；和/或，所述焊丝直径范围为：1.0
‑
1.2mm。
[0007]进一步地，焊皮为304（06Cr19Ni10）不锈钢带，厚度为：0.3
‑
0.5mm，宽度为6
‑
8mm。
[0008]本专利技术所提供的Fe
‑
Cr
‑
Mn焊丝，能够产生以下有益效果：
本专利技术所提供的Fe
‑
Cr
‑
Mn焊丝，以Fe
‑
Cr
‑
Mn为主，为高Cr高Mn铁基高温焊丝，适用于Fe
‑
Ni
‑
Cr系列高温合金(Incoloy 800H)的焊接连接；一方面，本专利技术所提供的Fe
‑
Cr
‑
Mn焊丝，通过提高Cr和Mn的含量、降低Ni含量来实现熔覆金属全奥氏体组织，可以有效降低焊接时的热应力集中，减少开裂的发生，特别是针对一些无法进行焊后热处理的高温结构件，采用与母材组织相匹配焊丝可以大大降低应力腐蚀开裂敏感性；另一方面，该Fe
‑
Cr
‑
Mn焊丝的药粉成分中，Mn和Ni均具有稳定奥氏体相区的作用，而Mn的价格比Ni便宜，Mn不仅具有抑制奥氏体焊缝开裂的能力，还有助于焊接时熔覆金属的脱氧，从而减少气孔缺陷的产生，通过降低了Ni含量、提高了Cr和Mn含量，在保证焊丝使用性能的前提下有效降低了焊丝生产成本。
[0009]本专利技术的第二个目的在于提供一种Fe
‑
Cr
‑
Mn焊丝的制备方法，用于制备上述Fe
‑
Cr
‑
Mn焊丝，所述制备方法包括如下步骤：称取药粉：按质量百分比：Cr粉45.0
‑
48.0%，Ni粉12.0
‑
14.0%，Mn粉25.0
‑
28.0%，Ti粉1.4
‑
1.8%，Al粉0.6
‑
1.0%，V粉4.0
‑
5.0%，石墨烯0.3
‑
0.6%，其余为Fe粉，其中，以上所有成分的质量百分比之和为100%，来称取药粉；烘干药粉：将所述药粉置于真空环境内加热，以去除所述药粉中的结晶水，其中，加热温度范围为：200
‑
240℃，保温时间范围为：2
‑
4h；混合药粉：将烘干后的所述药粉进行充分的混合，混合时间范围为：1
‑
3h；包裹药粉：去除焊皮表面的油脂，然后将混合好的药粉包裹于所述焊皮内；焊丝拉丝：采用拉拔工艺拉丝制成焊丝。
[0010]进一步地，在所述焊丝拉丝步骤中，采用多道拉拔工序，且拉拔模具的孔径依次减小。
[0011]进一步地，还包括包装焊丝步骤：将焊丝缠绕于焊丝盘，并密封于真空环境。
[0012]进一步地，所述Cr粉、所述Ni粉、所述Mn粉、所述Ti粉、所述Al粉、所述V粉、所述Fe粉的粒度为：100
‑
200目；所述石墨烯的尺寸为：9
‑
11μm。
[0013]进一步地，焊皮为304（06Cr19Ni10）不锈钢带，厚度为：0.3
‑
0.5mm，宽度为6
‑
8mm；和/或，所述焊丝的药芯填充率为：28
‑
32%；和/或，所述焊丝直径范围为：1.0
‑
1.2mm。
[0014]本专利技术提供的Fe
‑
Cr
‑
Mn焊丝的制备方法，能够产生以下有益效果：采用该Fe
‑
Cr
‑
Mn焊丝的制备工艺，能够制备出上述焊丝，通过采用本专利技术所提供的制备方法得到的焊丝，用于焊接800H母材后，在保证焊丝使用性能的前提下有效降低了焊丝制备成本，即，具有上述Fe
‑
Cr
‑
Mn焊丝的所有优点，在此不再赘述。
[0015]本专利技术的第三个目的在于提供一种Fe
‑
Cr
‑
Mn焊丝的焊接工艺，采用上述焊丝焊接待焊接件，焊接时，将待焊接件的焊接部位及焊丝置于保护气体氛围；所述待焊接件的焊接部位厚度范围为：18
‑
22mm，坡口为V型，所述坡口的角度范围为：55
±3°
；和/或，保护气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Fe
‑
Cr
‑
Mn焊丝，其特征在于，应用于800H钢，所述焊丝包括焊皮和包裹于焊皮内的药粉，所述药粉按质量百分比包括成分：Cr粉为：45.0
‑
48.0%；Ni粉为：12.0
‑
14.0%；Mn粉为：25.0
‑
28.0%；Ti粉为：1.4
‑
1.8%；Al粉为：0.6
‑
1.0%；V粉为：4.0
‑
5.0%；石墨烯为：0.3
‑
0.6%；其余为Fe粉；其中，以上成分的质量百分比之和为100%。2.根据权利要求1所述的Fe
‑
Cr
‑
Mn焊丝，其特征在于，所述Cr粉、所述Ni粉、所述Mn粉、所述Ti粉、所述Al粉、所述V粉、所述Fe粉的粒度为：100
‑
200目；所述石墨烯的尺寸为：9
‑
11μm。3.根据权利要求1所述的Fe
‑
Cr
‑
Mn焊丝，其特征在于，所述焊丝的药芯填充率为：28
‑
32%；和/或，所述焊丝直径范围为：1.0
‑
1.2mm。4.根据权利要求1所述的Fe
‑
Cr
‑
Mn焊丝，其特征在于，焊皮为304（06Cr19Ni10）不锈钢带，厚度为：0.3
‑
0.5mm，宽度为6
‑
8mm。5.一种Fe
‑
Cr
‑
Mn焊丝的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：称取药粉：按质量百分比：Cr粉45.0
‑
48.0%，Ni粉12.0
‑
14.0%，Mn粉25.0
‑
28.0%，Ti粉1.4
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1.8%，Al粉0.6
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1.0%，V粉4.0
‑
5.0%，石墨烯0.3
‑
0.6%，其余为Fe粉，其中，以上所有成分的质量百分比之和为100%，来称取药粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，杨二娟，王艳松，米紫昊，刘福广，杨兰，王博，韩天鹏，刘刚，张周博，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：