一種高強(qiáng)度奧氏體不銹鋼埋弧焊焊絲的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種高強(qiáng)度奧氏體不銹鋼埋弧焊焊絲，屬于焊絲【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明提出的不銹鋼焊絲化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比含量為：C≤0.025%，Si≤1.00%，Mn≤2.50%，P≤0.020%，S≤0.010%，Ni12.00~14.00%，Cr18.00~20.00%，Mo2.00~3.00%，N0.05~0.10%，Nb≤0.150%，余量為鐵；且鑄態(tài)奧氏體不銹鋼中的高溫鐵素體δ含量為8~15%。該焊絲能夠解決設(shè)備在高溫下長期運(yùn)行焊縫力學(xué)性能不足問題。本發(fā)明的焊絲主要可以用于能源、化工等高溫高壓條件下材料的焊接。
【專利說明】一種高強(qiáng)度奧氏體不銹鋼埋弧焊焊絲
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提出了一種高強(qiáng)度奧氏體不銹鋼埋弧焊焊絲，屬于焊絲【技術(shù)領(lǐng)域】。該焊絲能夠解決設(shè)備在高溫下長期運(yùn)行焊縫力學(xué)性能不足問題。本發(fā)明的焊絲主要可以用于能源、化工等聞溫聞壓條件下材料的焊接。
【背景技術(shù)】
[0002]奧氏體不銹鋼由于在高溫和極低溫度下都具有良好的塑韌性、冷熱加工性能和耐局部腐蝕性能而被廣泛用于石油、化工、宇航和能源等領(lǐng)域。如核電站的建設(shè)就需要采用大量的奧氏體不銹鋼。目前國內(nèi)在建的核電站大部分為壓水堆核電站，其堆內(nèi)溫度高達(dá)350°C，這就對材料的耐高溫強(qiáng)度提出了越來越高的要求。目前采用的材料主要為控氮型奧氏體不銹鋼，該類鋼具有強(qiáng)度高的特點(diǎn)。在拼焊該類鋼種時(shí)若采用常規(guī)的ER309L焊絲時(shí)就會焊接接頭存在抗拉強(qiáng)度不足問題。若對焊接接頭進(jìn)行熱處理，其強(qiáng)度不足問題將會更加突出，因此有必要開發(fā)一種高強(qiáng)度焊絲材料，使其焊接后接頭性能不低于或優(yōu)于母材，具有高的抗拉強(qiáng)度。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)度奧氏體不銹鋼埋弧焊焊絲，屬于焊絲【技術(shù)領(lǐng)域】。該焊絲能夠解決材料壓水堆環(huán)境下長期運(yùn)行焊縫力學(xué)性能不足問題。本發(fā)明的焊絲主要可以用于壓水堆核島內(nèi)關(guān)鍵部件的焊接。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種高強(qiáng)度奧氏體不銹鋼埋弧焊焊絲，其成分重量百分比為:
C ≤ 0.025% ；
Si ≤ 1.00% ；
Mn ≤2.50% ；
P ≤ 0.020% ；
S≤ 0.010% ；
Ni 12.00~14.00% ；
Cr 18.00~20.00% ；
Mo 2.00~3.00% ；
N 0.05~0.10% ；
Nb ≤ 0.15% ；
余量為鐵；且鑄態(tài)奧氏體不銹鋼中的高溫鐵素體S含量為8~15%。
[0005]確定上述化學(xué)成分的理由如下:
碳:碳元素通過固溶強(qiáng)化可以增加合金的低溫強(qiáng)度，但碳含量過高，碳化物會在奧氏體晶界析出而導(dǎo)致晶界腐蝕性能和低溫性能降低，因此將碳含量最大優(yōu)選為0.025% ；
鎳:鎳為強(qiáng)的奧氏體形成元素，增加鎳含量有助于提高奧氏體組織的穩(wěn)定性，但鎳為貴重金屬原料，含量過高會導(dǎo)致材料價(jià)格高，此外高的鎳含量不利于材料低溫強(qiáng)度的提高，因此優(yōu)選為12~14%。
[0006]鉻:鉻為鐵素體形成元素，可明顯增加合金的耐腐蝕性能，提高奧氏體不銹鋼中的氮溶解度，獲得高的強(qiáng)度。但鉻含量過高，會導(dǎo)致奧氏體中鐵素體含量增加，因此優(yōu)選為18.00 ~20.00% ；
鑰:鑰為鐵素體形成元素，奧氏體不銹鋼中添加鑰可以提高奧氏體不銹鋼的耐點(diǎn)蝕性能，通過固溶強(qiáng)化可以提高其強(qiáng)度，在焊接不含鑰的鋼種中不宜添加過多，在本專利中，將鑰含量控制為小于2.00-3.00% ；
錳:增加錳含量可以提高奧氏體不銹鋼中氮元素的固溶度，但錳含量過高，會導(dǎo)致奧氏體不銹鋼中產(chǎn)生馬氏體，因此將錳含量優(yōu)選為小于2.50% ；
氮:氮作為強(qiáng)奧氏體形成元素，一方面通過固溶強(qiáng)化可以明顯提高奧氏體不銹鋼的高溫強(qiáng)度，另一方面氮與鈮相互作用，可以更明顯的改善材料高溫強(qiáng)度；但氮含量過高，會導(dǎo)致大量的氮化物析出，又會降低材料的室溫韌性和耐腐蝕性能，因此優(yōu)選為0.05~0.10% ；鈮:除了有固溶強(qiáng)化的作用，還可和稀土元素、奧氏體不銹鋼的碳氮在鋼液中形成細(xì)小的第二相，從而為鋼液的 凝固提供了形核質(zhì)點(diǎn)，使鑄態(tài)奧氏體不銹鋼的晶粒細(xì)化。且Nb可和奧氏體不銹鋼中的碳氮結(jié)合而避免了其耐晶間腐蝕性能的降低。
[0007]硅:煉鋼過程中的脫氧劑，其含量不可避免；
硫、磷:合金冶煉過程中的雜質(zhì)元素；
通過平衡鎳鉻當(dāng)量形成元素，將奧氏體不銹鋼鑄態(tài)高溫鐵素體δ含量控制為8~15%，一方面是為了保證材料中奧氏體組織的穩(wěn)定性，另一方面焊絲中含有一定量的鐵素體，可以使雜質(zhì)元素S、P固溶于鐵素體組織中，從而避免偏聚在晶界，避免了熔敷過程中出現(xiàn)熱裂紋和晶間腐蝕現(xiàn)象。
[0008]具體的，本發(fā)明是根據(jù)鈮和氮復(fù)合強(qiáng)化來提高奧氏體不銹鋼埋弧焊絲的高溫強(qiáng)度，在提高強(qiáng)度的同時(shí)，兼顧了熔敷金屬的室溫性能，通過合理確定鎳當(dāng)量形成元素N1、Mn、N、C和鉻當(dāng)量形成元素Cr、S1、Mo的含量，控制奧氏體不銹鋼中的高溫鐵素體含量來保證焊接接頭的抗拉強(qiáng)度、晶間腐蝕和接頭質(zhì)量。
[0009]根據(jù)上述理由提出了本發(fā)明的奧氏體不銹鋼埋弧焊焊絲成分，本發(fā)明的焊絲經(jīng)使用后焊接接頭具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度，可用于壓水堆堆內(nèi)構(gòu)件焊接。。
[0010]本發(fā)明采用常規(guī)的不銹鋼生產(chǎn)方式，即中頻感應(yīng)爐或真空熔加相應(yīng)的精煉設(shè)備煉爐方式冶煉，氮合金化采用底吹氮?dú)庠龅蛱砑拥辖穑?50_1230°c溫度范圍內(nèi)鍛造或軋制，在1050-1110°C范圍內(nèi)進(jìn)行固溶熱處理，酸洗后經(jīng)過多到拉拔，然后光亮退火后得到相應(yīng)產(chǎn)品。
【具體實(shí)施方式】
[0011]以下通過實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0012]本發(fā)明的焊絲化學(xué)成分和焊接接頭抗拉強(qiáng)度分別列在表1和表2中，本發(fā)明的奧氏體不銹鋼焊材焊接接頭具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度，可以用于使用高溫下壓力容器設(shè)備的焊接或修復(fù)。
[0013]試驗(yàn)用四種焊絲經(jīng)過相同的生產(chǎn)工藝進(jìn)行制備，焊絲直徑為2.5mm,配套焊接為SJ601H,焊接母材為316L (N),焊接工藝參數(shù)為:電弧電壓28V，焊接電流為400A，焊接速度為300mm/min，焊后測量了熔敷金屬的力學(xué)性能和耐腐蝕性能。其中耐腐蝕性能按照GB4334-2000中硫酸-硫酸銅標(biāo)準(zhǔn)，三種焊絲均無晶間腐蝕傾向，見表2。
[0014]表1實(shí)施例及對比例標(biāo)準(zhǔn)成分
(單位:重量百分比％，余量為鐵及不可避免雜質(zhì)元素)
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)度奧氏體不銹鋼埋弧焊焊絲，其特征在于化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比含量為:
C ≤ 0.025% ；
Si ≤ 1.00% ；
Mn ( 2.50% ；
P ≤ 0.020% ；
S≤0.010% ；
Ni 12.00~14.00% ；
Cr 18.00~20.00% ；
Mo 2.00^3.00% ；
N 0.05~0.10% ；
Nb≤ 0.15% ； 余量為鐵；且鑄態(tài)奧氏體不銹鋼中的高溫鐵素體S含量為8~15%。
2.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度奧氏體不銹鋼埋弧焊焊絲，其特征在于包含0.05、.10%的氮，≤0.15%的Nb，這兩種元素的復(fù)合添加可以增強(qiáng)熔敷金屬在高溫下的抗拉強(qiáng)度。
3.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度奧氏體不銹鋼埋弧焊焊絲，其特征在于鑄態(tài)奧氏體不銹鋼中的高溫鐵素體δ含量為8~15%。
【文檔編號】B23K35/30GK103521946SQ201310531804
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年11月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月2日
【發(fā)明者】淮凱文 申請人:丹陽市華龍?zhí)劁撚邢薰?br>