专利名称：一种合金抗蠕变耐热钢埋弧焊丝的制作方法
技术领域：
本发明属于焊接材料领域，具体地，涉及一种合金抗蠕变耐热钢埋弧焊丝。
背景技术：
一、现有埋弧焊丝如中国专利申请号02119591. 9公开的燕山大学提出的“适用 于低碳微合金钢的高韧性焊丝”专利。焊丝的化学成分配方如下C: 0.01 0. 12%、Si: 0. 10 0. 40%、Mn: 0. 60 2. 30%、Cr: 0. 01 0. 22%、Mo 0. 08 0. 60%、V:0. 004 0. 06%、Cu:0. 01 0. 50%、Ni: 0. 01 0. 60%、A1 0. 01 0. 06%、Nb 0. 02 0. 08%、Ti 0. 01 0. 20%、B: 0. 0001 0. 01%、Re: 0. 001 0. 5%。这种焊丝含有01、0、慰^0、恥、￥、11、8、彻等合金元素。成分设计较为复杂，且 不耐热。二、1984年公开专利JP (昭)59— 4994A的高强度耐热钢埋弧焊丝，焊丝化学成份 配方为C :0. 04 0. 18%、Si: ^ 0. 06%, Mn: 0. 30 0. 90%、Cr 0. 90 3. 50%、Ni 0 0. 30%、Mo: 0. 40 1. 20%。该耐热钢焊丝只代表了 90年代的技术水平，在600°C高温工作 环境中，技术上更加强调要求提高焊缝及熔敷金属的抗蠕变性的今天，该焊丝在600°C工作 条件下的抗蠕变性能具有一定的局限性。在耐热钢焊丝中Cr、Ni、Mo联合作用可保证材料 足够的热强性、高温强度、蠕变抗力和耐热温度。(一)该公开专利在成份设计中M为0 0. 30%,当含量处于中下线或逐渐为“0”时就失去了相应的作用，其耐热温度、蠕变抗力等性 能也会下降；(二)成份设计中不含W、V、Ti、B等合金元素，这种焊丝已不能满足当前核电锅 炉、石油化工设备等耐高温、抗蠕变、高抗张强度的焊接需求；(三)由于以前炼钢技术的制 约，对S、P做不到严格的控制，该专利记载的焊丝焊接后所得到的焊缝熔敷金属高温抗蠕 变性能受到制约。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种合金抗蠕变耐热钢埋弧焊丝，该焊丝耐高 温、抗蠕变、具有良好的高温组织稳定性和具有良好的抗张强度、屈服强度的耐热钢埋弧焊 丝，可解决工作温度在600°C条件下的核电锅炉、气轮发电机、高压蒸气管道、石油化工设备 和核动力装置等结构的耐热钢2. 25Cr-lMo和12CrMoWVB (102)合金耐热钢SA-335P22钢 的焊接。本发明解决上述问题所采用的技术方案是一种合金抗蠕变耐热钢埋弧焊丝，其 成分及质量百分比为
C0. 05 0. 18Mn0. 80 - 1. 20Si0. 40 0. 80S^ 0.010P^ 0.010余量为Fe。其主要元素C: 0. 05 0. 18%、Mn: 0. 80 1. 20%、Si 0. 40 0. 80%、Cr 1.80 4. 00%、Ni 0. 20 1. 00%、Mo: 0. 8 1. 40%、W 0. 20 1. 00%、V 0. 20 0. 50%、Ti 0. 05 0. 20%、B 0. 0035 0. 005%、A1 ^ 0. 05%。为了保证其性能，本发明的Ni含量为 0. 20 1. 00%, Mo含量为0. 8 1. 40%、Cr含量为1. 80 4. 00%的同时，加入适量的W、
V、Ti、B多种元素，采用了多种强化机理，提高接头的高温抗张强度、抗蠕变性能，确保熔敷 金属在高温工作条件具有良好的持久的耐热性和热强性。本发明的焊丝除了 C、Si、Mn夕卜， 采用较高Cr-Ni-Mo加入适量的W、V、Ti、B等合金元素作为耐热体系，配以采用低S、P提高 焊缝熔敷金属的抗裂性能和强度。设计成分简单明了，且能解决与耐热钢板2. 25Cr-lMo低 合金钢SA-335P22和12CrMoWVB (102)钢的焊接强度匹配。进一步，所述申请专利的Cr的优选范围为2. 20 3. 80%。Ni的优选项范围为 0. 40 0. 80%。Mo的优选项范围为0. 90 1. 30%。W的优选范围为0. 30 0. 80%。Ti的 优选项范围为0. 08 0. 16%。本发明的埋弧焊丝中低S、低P，主要是为了保证熔敷金属具有高的塑性和抗裂 性，确保在60(TC工作环境下的高温抗蠕变性能。加入Cr、Ni、Mo、W、V、B主要是保证熔敷金属具有较好的耐热性和高温组织稳定 性，以及提高接头的抗张强度、抗蠕变强度和热强性，同时考虑与母材成份的匹配性。在 02119591. 9公开专利中主要耐热元素Cr含量仅为0. 01 0. 22%、Mo元素最低只有0. 08%。 在碳素结构钢中的需限制其Cr、Ni等元素含量，GB699标准规定的各种牌号优质碳素结构 钢的化学成份中Ni元素最高不得大于0. 25%，Mo为其中的微量元素。碳素结构钢其极限工作温度为350°C，碳素钢强度性能随着工作温度的提高而急 剧下降。在JP (昭)59— 4994A公开专利中主要耐热元素Cr: 0. 90 3. 50%、Ni 0 0. 30%、Mo: 0. 40 1. 20%。本发明所述的合金抗蠕变耐热钢其合金系列为(Cr、Ni、Mo)系 Cr、Ni、Mo元素含量分别高达4. 00%、1. 00%、1. 40%。本发明中加入适量的W、Cr、Mo、B等合 金元素能获得固溶强化和形成稳定的弥散相，使其熔敷金属工作温度在600°C时具有良好 的抗蠕变性能，其耐热性能更加明显、稳定。加入适量的V、Ti可细化熔敷金属晶粒，从而提 高机械性能和耐热钢的抗氧化性，热强性能。耐热钢埋弧焊丝采用这种化学成分配比和配有合适的焊剂，使焊缝熔敷金属一是 可以保证其良好的综合力学性能；二是可以保证在化学成分、理化性能、耐热性能、抗蠕变 性能等指标上使焊缝熔敷金属与母材达到最佳匹配。
综上所述，本发明的有益效果是
1、本发明化学成分设计简明，直接达到高强高韧高耐热的特性，提高熔敷金属在高温 条件下的抗蠕变强度。2、本发明焊丝所得熔敷金属及焊接接头具有良好的耐热性、抗蠕变性能，并具有 良好的力学性能及焊接工艺性能，在600°C的高温条件下长期服役可杜绝发生蠕变断裂现象。3、本发明焊丝保证熔敷金属的综合性能为屈服强度> 470MPa，抗拉强度 彡550MPa，伸长率彡22% ；室温条件下的Akv彡60J, (_20°C条件下)的Akv彡27J。
图1是现有耐热钢埋弧焊丝焊缝熔敷金属金相组织示意图； 图2是本发明耐热钢埋弧焊丝焊缝熔敷金属金相组织示意图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不 限于此。本实施例的合金抗蠕变耐热钢埋弧焊丝，其成分及质量百分比为
C0. 05 0.18Mn0. 80 1.20Si0. 40 0.80S^ 0. 010P^ 0. 010Cu彡 0. 35Cr1. 80 4.00Ni0. 20 1.00Mo0. 80 1.40ff0. 20 1.00V0. 20 0.50Ti0. 05 0.20B0. 0035 0.A1(0. 05余量为Fe。其中，Cr的优选范围为2. 20 3. 80%。Ni的优选项范围为0. 40 0. 80%。 Mo的优选项范围为0. 90 1. 30%。 W的优选范围为0. 30 0. 80%。Ti的优选项范围为 0. 08 0. 16%。本发明实施例是按照上述设计合金抗蠕变耐热钢埋弧焊丝的材料成分范围，共实 施了 5组试验并与现有公开专利中的耐热钢埋弧焊丝材料进行了对比(表1、表2)，实施例 焊丝直径为0 4. 0mm的镀铜埋弧焊丝，实施例是采用熔敷金属焊接试验(焊接工艺参数焊 丝直径①4. 0mm，配合焊剂SJ101，焊接电流550A，焊接电压30V，道间温度135 165°C)表1 实施例焊丝的成品化学成份(％)
权利要求
一种合金抗蠕变耐热钢埋弧焊丝，其特征在于，其成分及质量百分比为C 0.05～0.18Mn 0.80～1.20Si0.40～0.80S ≤0.010P ≤0.010Cu≤0.35Cr1.80～4.00Ni0.20～1.00Mo 0.80～1.40W0.20～1.00V0.20～0.50Ti0.05～0.20B 0.0035～0.005Al≤0.05余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种合金抗蠕变耐热钢埋弧焊丝，其特征在于，所述Cr的质 量百分比为2. 20 3. 80。
3.根据权利要求1或2所述的一种合金抗蠕变耐热钢埋弧焊丝，其特征在于，所述M 的质量百分比为0. 40 0. 80。
4.根据权利要求1或2所述的一种合金抗蠕变耐热钢埋弧焊丝，其特征在于，所述Mo 的质量百分比为0. 90 1.30。
5.根据权利要求1或2所述的一种合金抗蠕变耐热钢埋弧焊丝，其特征在于，所述W的 质量百分比为0. 30 0. 80。
6.根据权利要求1或2所述的一种合金抗蠕变耐热钢埋弧焊丝，其特征在于，所述Ti 的质量百分比为0. 08 0. 16。
全文摘要
本发明公开了一种合金抗蠕变耐热钢埋弧焊丝。该焊丝的主要元素及其百分含量为C:0.05～0.18%、Mn:0.80～1.20%、Si:0.40～0.80%、Cr:1.80～4.00%、Ni:0.20～1.00%、Mo:0.8～1.40%、W0.20～1.00%、V0.20～0.50%、Ti:0.05～0.20%、B0.0035～0.005%、Al≤0.05%。本发明化学成分设计简明，直接达到高强高韧高耐热的特性，提高熔敷金属在高温条件下的抗蠕变强度；并且本发明焊丝所得熔敷金属及焊接接头具有良好的耐热性、抗蠕变性能，并具有良好的力学性能及焊接工艺性能，在600℃的高温条件下长期服役可杜绝发生蠕变断裂现象。
文档编号B23K35/30GK101983827SQ20101051162
公开日2011年3月9日 申请日期2010年10月19日 优先权日2010年10月19日
发明者刘兴诚, 毛天平 申请人:成都新大洋焊接材料有限责任公司