专利名称：P92钢焊接用超低氢碱性焊条的制作方法
技术领域：
属于材料加工工程中的焊接技术领域，该发明主要应用于P92钢的焊接。
背景技术：
20世纪80年代以来，美、德、法、日等国家先后开发了一系列新型9~12％铬马氏体热强钢，它们可用于蒸汽参数达600/610℃、25MPa的超临界及超超临界锅炉机组。典型钢种有含9％Cr的T/P91、T/P92(NF616)和含12％Cr的T/P122(HCM12A)。这些钢种是对原T/P9、F12进行改良而获得的高性能热强钢，它们的高温持久力学性能明显优于低合金珠光体耐热钢。新型马氏体耐热钢的出现，为电站机组向大容量、高参数方向发展提供了可能和安全保证。
T/P92钢是在T/P91钢的基础上适当降低钼元素的含量(0.5％Mo)，同时加入一定量的钨(1.8％W)以将材料的钼当量(Mo+0.5W)从T/P91钢的1％提到约1.5％，还加入了微量的硼。与其它铬-钼耐热钢相比，经合金化改良后的T/P92钢的耐高温腐蚀和氧化性能与9％Cr钢相似，但材料的高温强度和蠕变性能得到了进一步提高，已接近奥氏体钢TP347H。主要优点是，在相同的工作温度、压力或设计寿命条件下，能够进一步降低电站锅炉及管道系统的重量；或者在同样的结构尺寸下，进一步提高结构的设计工作温度，从而提高系统的热效率。T/P92钢比T/P91钢具有优良的综合性能，已受到世界各国的普遍关注并在发达国家燃煤电站中得到了应用，同时美国已于2002年将P92钢纳入其ASME标准。我国建成的华能玉环电厂4×1000MW机组四大管道已使用了P92钢，山东邹县电厂、江苏常熟电厂等也在其扩建项目中采用了T/P92钢。而且，随着我国机组向高效率、大容量、高清洁煤技术方向发展，预计今后在我国老电厂的维修改造和新建电厂中，新型马氏体热强钢T/P92的普遍应用将是必然趋势。
研制各项性能指标达到或接近国外同类产品水平与T/P92钢相匹配、价格便宜的焊接材料，改变T/P92钢焊接材料完全依赖进口的现状，实现T/P92钢焊接材料国产化，不但可以为国家节约大量的外汇，而且对推进T/P92钢在我国电站中的广泛应用，具有重要的现实意义和显著的经济效益。
氧化钙渣系P92钢超低氢碱性焊条的研制在国内外尚未见相关的专利及文献报道。
发明内容
本发明的目的是解决P92焊条的配方问题，由于T/P92钢是在高温高压下工作，合金含量较高且有一定的裂纹倾向，所以要求焊条药皮渣系能既能保证焊芯成分有较高的合金过渡系数，又能确保焊缝金属杂质含量少，含氢量少，抗裂性好。因此，选用了由CaCO3-CaF2-SiO2组成的碱性低氢型渣系作为研制焊条的药皮类型，并采取有效措施限制焊缝金属中扩散氢的含量，使其限制在5mL/100g(水银法)以内的超低氢范围焊条。本发明提供一种氧化钙渣系P92钢焊接用超低氢碱性焊条(简称P92焊条)。
本发明提供了一种P92钢焊接用超低氢碱性焊条，其特征在于焊条药皮为含有以下质量百分比含量的物质1～7％锰铁，4～9％硅铁，1.5～2.5％铝，3～8％镍粉，1～4％石英，3～6％铌铁，0.5～1.0％钒铁，4.5～6％钛白粉，20～30％萤石，40～60％大理石。
其中各成分的作用如下 锰铁脱氧，向焊缝中过渡金属锰，起到焊缝合金化作用，其主要作用也是强化提高焊缝金属的强度。Mn可以降低奥氏体向铁素体的相变温度，抑制奥氏体在较高温度下向先共析铁素体及侧板条铁素体的相变，促进针状铁素体的形成，在提高焊缝金属强度的同时，提高焊缝金属的韧性。
硅铁脱氧，向焊缝中过渡硅，同时对焊缝金属强化。
铝脱氧。
镍粉合金化作用向焊缝中过渡镍，加入一定量Ni有利于提高焊缝金属冲击韧性，同时抵消由于Cu的存在带来的高温红脆趋势。
石英造渣，调整药皮的粘度。
铌铁合金化作用，向焊缝中过渡铌。
钒铁合金化作用，向焊缝中过渡钒。
钛白粉改善熔渣的特性、稳定电弧和细化熔滴。
萤石造渣，脱氢，改善渣的粘度等。
大理石造渣，造气，稳弧，细化熔滴。
焊接冶金的主要任务是脱氧和向焊缝中过渡合金从而使焊缝获得良好的综合力学性能。由于选出了较好的金属粉和合金粉匹配，再加上适度的造渣、造气物质和稳弧剂使焊条获得了良好的工艺性能；焊条的熔覆金属成分以及力学性能以及工艺性能见表1，扩散氢含量见表2。
研制焊条的工艺性能良好，与进口焊条比较，研制焊条具有飞溅小，熔池流动性好，熔渣覆盖均匀，焊缝成型细致、美观，脱渣容易等良好的焊接工艺特点，研制焊条的熔敷金属扩散氢含量得到了有效控制，熔敷金属扩散氢含量为1.985mL/100g，符合超低氢标准要求。
本发明的制备方法采用现有技术，包括以下步骤 1、根据研制的焊条药皮配方配制焊条药皮压制用药粉。
2、焊条的生产在焊条压涂机中生产，在压涂机中加入根据研制的配方配制的药粉，使用普通焊条用钢芯H08Mn2SiA或者高铬钼钢盘条压制成焊条产品。
具体实施例方式 所有实施例焊条都是由普通焊条压涂机制出 1.选用Φ2.5高铬钼钢盘条做钢芯。取20克锰铁，40克硅铁，15克铝，30克镍粉，10克石英，30克铌铁，5克钒铁，50克钛白粉，200克萤石，600克大理石共1000克以及水玻璃40克，放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入焊条压涂机中。压制成焊条，焊接工艺参数为焊条烘干(℃·h)350×2；预热温度(℃)150～200；层间温度(℃)200～250；焊接电流(A)110～130；焊接电压(V)25～28；焊后热处理规范(℃·h)770±10×2～4；升温速度(℃/h)100～120；降温速度(℃/h)120～150。力学性能结果见表3、扩散氢含量见表4。
2.选用Φ3.2高铬钼钢盘条做钢芯。取30克锰铁，60克硅铁，22克铝，38克镍粉，30克石英，50克铌铁，6克钒铁，50克钛白粉，250克萤石，464克大理石，共1000克及水玻璃60克，放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入焊条压涂机中。压制成焊条，焊接工艺参数为焊条烘干(℃·h)350×2；预热温度(℃)150～200；层间温度(℃)200～250；焊接电流(A)110～130；焊接电压(V)25～28；焊后热处理规范(℃·h)770±10×2～4；升温速度(℃/h)100～120；降温速度(℃/h)120～150。力学性能结果见表5、扩散氢含量见表6。
3.选用Φ4.0高铬钼钢盘条做钢芯。取42克锰铁，70克硅铁，25克铝，50克镍粉，40克石英，35克铌铁，8克钒铁，60克钛白粉，260克萤石，410克大理石共1000克，以及水玻璃80克，放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入焊条压涂机中。压制成焊条，焊接工艺参数为焊条烘干(℃·h)350×2；预热温度(℃)150～200；层间温度(℃)200～250；焊接电流(A)110～130；焊接电压(V)25～28；焊后热处理规范(℃·h)770±10×2～4；升温速度(℃/h)100～120；降温速度(℃/h)120～150。力学性能结果见表7、扩散氢含量见表8。
4.选用Φ4.0HO8Mn2SiA做钢芯。取10克锰铁，90克硅铁，25克铝，30克镍粉，40克石英，30克铌铁，8克钒铁，50克钛白粉，300克萤石，417克大理石共1000克，以及水玻璃80克，放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入焊条压涂机中。压制成焊条，焊接工艺参数为焊条烘干(℃·h)350×2；预热温度(℃)150～200；层间温度(℃)200～250；焊接电流(A)110～130；焊接电压(V)25～28；焊后热处理规范(℃·h)770±10×2～4；升温速度(℃/h)100～120；降温速度(℃/h)120～150。力学性能结果见表9、扩散氢含量见表10。
5.选用Φ4.0HO8Mn2SiA做钢芯。取70克锰铁，40克硅铁，25克铝，80克镍粉，10克石英，60克铌铁，10克钒铁，45克钛白粉，260克萤石，400克大理石共1000克，以及水玻璃80克，放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入焊条压涂机中。压制成焊条，焊接工艺参数为焊条烘干(℃·h)350×2；预热温度(℃)150～200；层间温度(℃)200～250；焊接电流(A)110～130；焊接电压(V)25～28；焊后热处理规范(℃·h)770±10×2～4；升温速度(℃/h)100～120；降温速度(℃/h)120～150。力学性能结果见表11、扩散氢含量见表12。
高铬钼钢盘条钢芯成分 表1熔覆金属力学性能和工艺性能 表2焊条熔敷金属的扩散氢含量(mL/100g) 表3熔覆金属力学性能和工艺性能 表4焊条熔敷金属的扩散氢含量(mL/100g) 表5熔覆金属力学性能和工艺性能 表6焊条熔敷金属的扩散氢含量(mL/100g) 表7熔覆金属力学性能和工艺性能 表8焊条熔敷金属的扩散氢含量(mL/100g) 表9熔覆金属力学性能和工艺性能 表10焊条熔敷金属的扩散氢含量(mL/100g) 表11熔覆金属力学性能和工艺性能 表12焊条熔敷金属的扩散氢含量(mL/100g)
权利要求
1.一种P92钢焊接用超低氢碱性焊条，其特征在于焊条药皮为含有以下质量百分比含量的物质1～7％锰铁，4～9％硅铁，1.5～2.5％铝，3～8％镍粉，1～4％石英，3～6％铌铁，0.5～1.0％钒铁，4.5～6％钛白粉，20～30％萤石，40～60％大理石。
全文摘要
P92钢焊接用超低氢碱性焊条属于材料加工工程中的焊接领域，主要应用于P92钢的焊接。氧化钙渣系P92钢超低氢碱性焊条的研制在国内外尚未见相关的专利及文献报道。本发明特征在于焊条药皮为含有以下质量百分比含量的物质1～7％锰铁，4～9％硅铁，1.5～2.5％铝，3～8％镍粉，1～4％石英，3～6％铌铁，0.5～1.0％钒铁，4.5～6％钛白粉，20～30％萤石，40～60％大理石。研制焊条的工艺性能良好，与进口焊条比较，研制焊条具有飞溅小，熔池流动性好，熔渣覆盖均匀，焊缝成型细致、美观，脱渣容易等良好的焊接工艺特点，研制焊条的熔敷金属扩散氢含量得到了有效控制，熔敷金属扩散氢含量为1.985mL/100g，符合超低氢标准要求。
文档编号B23K35/365GK101181768SQ20071017949
公开日2008年5月21日 申请日期2007年12月14日 优先权日2007年12月14日
发明者徐德录, 陈玉成, 李现兵, 钰 韩, 王立全 申请人:国网北京电力建设研究院