一种用于高温钢板的氩弧焊实心焊丝的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种焊接材料，属于焊接材料领域，具体地涉及一种用于高温钢板的 氩弧焊实心焊丝。
【背景技术】
[0002] 耐热钢的发展与能源、动力机械的进步有着密切的关系。在火力发电、原子能、宇 航、航空、石油和化学工业等新技术开发领域中，耐热钢性能的优劣是其成功与否的关键性 环节，因此，近年来耐热钢的重要性日益提高。同时，对于耐热钢配套焊丝的开发也是推进 这些行业发展的重点。但目前的用于耐热钢焊接的焊丝存在高温持久强度不足，应用在工 作温度在580°C以下锅炉受热面管子和540°C以下蒸汽管道及高压容器、石油精炼设备的 氩弧焊和全氩焊的焊接效果差。
[0003] 为此，申请人进行了有益的探索和尝试，找到了解决上述问题的办法，下面将要介 绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题：针对现有的用于耐热钢焊接的焊丝存在高温持久强 度不足的问题，现提供一种可确保焊缝高温持久强度优异的用于高温钢板的氩弧焊实心焊 丝。
[0005] 本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
[0006] 一种用于高温钢板的氩弧焊实心焊丝，其特征在于，所述氩弧焊实心焊丝含有以 下质量百分含量的成分：
[0007] C :0· 05 ~0· 12% ;
[0008] Mn :0. 75 ~1. 05% ;
[0009] Si :0· 45 ~0· 70% ;
[0010] Cr :1. 10 ~L 40% ;
[0011] Mo :0. 45 ~0. 65% ;
[0012] V :0· 20 ~0· 35% ;
[0013] S 彡 0.025%;
[0014] P 彡 0.025%;
[0015] Cu ^ 0. 30% ；
[0016] Ti 彡 0.50%;
[0017] 余量为铁及不可避免的杂质。
[0018] 在本发明的一个优选实施例中，所述氩弧焊实心焊丝在炼钢过程中添加钛稀土合 金，该钛稀土合金的添加量为0. 20~1. 20%。
[0019] 在本发明的一个优选实施例中，熔敷金属的化学成分中Ti :0. 03~0. 10%。
[0020] 本发明的氩弧焊实心焊丝中化学成分设计原则如下：
[0021] 成分 C
[0022] C元素在低合金钢中是必不可少的元素，可以有效地提高焊缝强度。但过高的C含 量可能会恶化焊接性，增加冷裂倾向，降低熔敷金属的韧性，因此将本发明中的C含量控制 为 0· 05 ~0· 12%。
[0023] 成分 Mn
[0024] 添加 Mn元素为熔敷金属提供了一定的强度保障，有利于细化焊缝组织，同时，在 反应的过程中也有利于脱氧和脱硫，但是成分Mn超过1. 5%后，可能会在焊缝中形成贝氏 体和马氏体等脆性组织，因此将本发明中的Mn含量控制为0. 75~1. 05 %。
[0025] 成分 Si
[0026] Si元素的加入可以改善恪池的流动性，也能够起到脱氧的作用，但同时，一旦Si 含量过高，也会出现夹渣或结晶裂纹等不利的影响，还可能会造成严重的飞溅，影响工艺性 能，因此将本发明中的Si含量控制为0. 45~0. 70%。
[0027] 成分 Cr
[0028] Cr元素的加入主要起到抗氧化的作用，在氧化性气氛和较低温度下，能形成一层 附着性很强，致密的氧化物薄膜。本发明中的Cr含量控制为1. 10~1. 40%。
[0029] 成分 Mo
[0030] Mo元素的含量在0.50%左右时，能降低或抑制其他元素导致的回火脆性，并且能 够提高钢的热强行和蠕变强度。故本发明中的Mo含量控制为0. 45~0. 65%。
[0031] 成分 V
[0032] V元素的加入也可以通过形成细小弥散的碳化物来提高耐热钢的热强性。本发明 中的V含量控制为〇. 20~0. 35 %。
[0033] 成分 Ti
[0034] Ti元素的少量添加一方面可以起到脱氧的作用，使得焊缝组织更纯净，另一方面， 通过形成TiC的析出，也可产生弥散强化作用。因而本发明中，控制Ti含量Ti < 0. 50%。
[0035] 成分P、S、Cu作为杂质元素应控制在合理范围，因而本发明中，控制其含量 S 彡 0· 025%，P 彡 0· 025%，Cu 彡 0· 30%。
[0036] 由于采用了如上的技术方案，本发明的有益效果在于：
[0037] (1)选择合理的成分范围，并且在冶炼中添加钛稀土合金，使得该焊丝所得的焊接 接头综合性能良好，焊接接头抗拉强度彡540MPa，屈服强度彡440MPa，伸长率彡17%，常温 冲击吸收功彡47J，580°C的10万小时高温持久强度彡60MPa。
[0038] 并且可广泛应用于工作温度在580°C以下锅炉受热面管子和540°C以下蒸汽管道 及高压容器、石油精炼设备（如12CrlM 〇V、T/P11等钢）的手工钨级氩弧焊打底及全氩焊。
[0039] 另外，对Ti元素的含量范围作出了严格规定（即0.03~0. 10%)，确保了优异的 高温持久强度性能（即580°C的10万小时高温持久强度彡60MPa)。
【具体实施方式】
[0040] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，进一步 阐述本发明。
[0041] 实施例1
[0042] 采用30吨电炉炼钢，并炉外精炼成钢坯、乳制成盘条、拉拔、切断等工序制得直径 2. 5mm、长Im的实心焊丝，其中，在炼钢过程中添加钛稀土合金。该焊丝的主要化学成分（质 量百分比）为：C :0· 081%、Mn :0· 91%、Si :0· 51%、S :0· 009%、P :0· 003%、Cr :1. 19%、Mo : 0. 53%、V :0. 21%、Ti :0. 050%、Cu :0. 05%，余量为铁以及不可避免的杂质。
[0043] 焊丝焊接工艺参数如表1所示，在12CrIMoV的板上进行对接焊接试验。该钢板成 分为：C:0. 10%，Si :0· 25%，Mn :0· 54%，Cr :1· 04%，Mo :0· 31%，V :0· 22%。
[0044] 焊后对试板进行730°C X4小时的热处理，并取样进行焊缝金属的拉伸试验、冲击 试验、高温持久强度试验，具体结果如表2所示。
[0045] 实施例2 :
[0046] 采用30吨电炉炼钢，并炉外精炼成钢坯、乳制成盘条、拉拔、切断等工序制得直径 2. 5mm、长Im的实心焊丝，其中，在炼钢过程中添加钛稀土合金。该焊丝的主要化学成分（质 量百分比）为：C :0· 090%、Mn :0· 90%、Si :0· 56%、S :0· 010%、P :0· 004%、Cr :1. 24%、Mo : 0. 56%、V :0. 22%、Ti :0. 055%、Cu :0. 06%，余量为铁以及不可避免的杂质。
[0047] 焊丝焊接工艺参数如表1所示，在12CrIMoV的板上进行对接焊接试验。钢板的化 学成分与力学性能同实施例1。
[0048] 焊后对试板进行730°C X4小时的热处理，并取样进行焊缝金属的拉伸试验、冲击 试验、高温持久强度试验，具体结果如表2所示。
[0049] 表1焊接参数工艺表
【主权项】
1. 一种用于高温钢板的氩弧焊实心焊丝，其特征在于，所述氩弧焊实心焊丝含有以下 质量百分含量的成分： C:0? 05 ~0? 12% ; Mn:0. 75 ~1. 05% ; Si:0. 45 ~0. 70% ; Cr:1. 10~L40% ; Mo:0. 45 ~0. 65% ; V:0. 20 ~0. 35% ; S^O. 025% ； P^O. 025% ； Cu^ 0. 30% ； Ti^ 0. 50% ； 余量为铁及不可避免的杂质。
2. 如权利要求1所述的用于高温钢板的氩弧焊实心焊丝，其特征在于，所述氩弧焊实 心焊丝在炼钢过程中添加钛稀土合金，该钛稀土合金的添加量为〇. 20~1. 20%。
3. 如权利要求1所述的用于高温钢板的氩弧焊实心焊丝，其特征在于，熔敷金属的化 学成分中Ti:0. 03~0. 10%。
【专利摘要】本发明公开了一种用于高温钢板的氩弧焊实心焊丝，所述氩弧焊实心焊丝含有以下质量百分含量的成分：C：0.05～0.12％；Mn：0.75～1.05％；Si：0.45～0.70％；Cr：1.10～1.40％；Mo：0.45～0.65％；V：0.20～0.35％；S≤0.025％；P≤0.025％；Cu≤0.30％；Ti≤0.50％；余量为铁及不可避免的杂质。本发明的有益效果在于：选择合理的成分范围，并且在冶炼中添加钛稀土合金，使得该焊丝所得的焊接接头综合性能良好，焊接接头抗拉强度≥540MPa，屈服强度≥440MPa，伸长率≥17％，常温冲击吸收功≥47J，580℃的10万小时高温持久强度≥60MPa。
【IPC分类】B23K9-16, B23K35-30
【公开号】CN104785953
【申请号】CN201510179766
【发明人】吴宝鑫, 杨光磊, 公茂涛, 刘亮, 刘晟
【申请人】上海电力修造总厂有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月16日