本發(fā)明屬于金屬材料焊接用實芯焊絲，特別是提供了一種g115耐熱鋼用氬弧焊實芯焊絲，適用于對g115耐熱鋼相關(guān)管道進(jìn)行氬弧焊。

背景技術(shù)：

近日，能源局發(fā)布的《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中明確指出：至2020年，我國電力總裝機(jī)容量為20億千瓦；在電源結(jié)構(gòu)方面，煤電裝機(jī)容量力爭控制在11億千瓦以內(nèi)，雖然煤電裝機(jī)容量占比55％，但是煤電發(fā)電量占比仍高達(dá)62％。規(guī)劃還表明：國家層面已經(jīng)下決心進(jìn)行煤電轉(zhuǎn)型升級，促進(jìn)清潔有序發(fā)展。因此，高參數(shù)、高效率、低能耗的超超臨界燃煤機(jī)組是未來我國新建和改造煤電機(jī)組的方向。

耐熱材料是制約火電機(jī)組向更高參數(shù)發(fā)展的“瓶頸”問題。在電站建設(shè)和鍋爐安裝過程中，管道與管道之間的連接是通過焊接實現(xiàn)的，因此，電站高溫部件焊接接頭的性能對電站安全可靠地運(yùn)行有著重要的影響。實踐表明：焊接接頭的失效是高溫承壓部件失效的一種主要方式，它們常常具有早期失效的傾向。

專利zl201210574445.1的《蒸汽溫度超超臨界火電機(jī)組用鋼及制備方法》，是我國自主研發(fā)的可用于630-650℃蒸汽參數(shù)超超臨界火電機(jī)組的馬氏體耐熱鋼，企業(yè)牌號為：g115。國內(nèi)冶金制造企業(yè)已打通了g115耐熱鋼鍋爐管(40-100噸)eaf+lf+vd/vim+esr→熱穿管/熱擠壓管/熱軋管全工業(yè)生產(chǎn)流程，滿足未來市場需求的大、小口徑規(guī)格，并固化了生產(chǎn)工藝。目前，我國幾家電力集團(tuán)正積極籌建世界首臺630℃超超臨界燃煤示范電站；受國家能源局委托，電力規(guī)劃總院已多次組織召開650℃超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)可行性研討會。未來g115耐熱鋼將成為發(fā)展趨勢。申請人在申請?zhí)枮椋?01610827615.0，發(fā)明名稱《一種馬氏體耐熱鋼焊接用焊條》的專利文獻(xiàn)中公開了一種馬氏體耐熱鋼的電弧焊焊條，但相應(yīng)的氬弧焊實芯焊絲仍然處于空白。

研制與g115耐熱鋼匹配的氬弧焊實芯焊絲，對于推動其工業(yè)應(yīng)用，確保電站機(jī)組安全可靠運(yùn)行，具有重大意義。因此，發(fā)明一種g115耐熱鋼用氬弧焊焊絲迫在眉捷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種g115耐熱鋼用氬弧焊實芯焊絲，以達(dá)到焊接熔敷金屬不但具有與g115耐熱鋼管道母材相近的化學(xué)成分，而且具有與母材匹配的強(qiáng)度-韌性和優(yōu)良的抗裂紋敏感性；以延長g115耐熱鋼管道服役壽命，確保超超臨界火電機(jī)組安全可靠運(yùn)行；焊接時飛濺小，焊縫金屬流動性好，焊縫成形好。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明g115耐熱鋼用氬弧焊焊絲的成分重量百分?jǐn)?shù)為：c0.07～0.09％；si≤0.3％；mn≤0.7％；p≤0.002％；s≤0.001％；cr8.5～9.5％；w2.8～3.3％；co2.8～3.5％；nb0.04～0.08％；v0.18～0.25％；cu0～0.5％；n0.007～0.008％；b0.011～0.014％；ti0～0.001％；余量為fe及不可避免的雜質(zhì)元素；將生產(chǎn)上述成分焊絲所需的原料按照常規(guī)焊絲冶煉工藝、按比例和一定順序投入真空感應(yīng)爐或鋼水包內(nèi)，經(jīng)冶煉、制成盤條，拉拔至要求直徑后、再經(jīng)表面處理、分卷即成。

本發(fā)明原理闡述如下：

c/n/b：降低c含量，焊縫金屬的強(qiáng)度降低；提高c含量，韌性降低，同時焊縫出現(xiàn)氣孔和裂紋的傾向增大。n固溶于基體可提高強(qiáng)度，過量的n會形成氮化物，氮化物易成為裂紋源，對高溫強(qiáng)度不利。b在熔池金屬凝固過程中與n易結(jié)合為bn，降低固溶n的含量；b還可細(xì)化晶粒；固溶b能抑制奧氏體晶間的先共析鐵素體的析出，提高抗裂性，減小氫脆。但是b元素含量較高時，若n含量過高，可能會與形成粗大的bn顆粒，在本身嚴(yán)重弱化鋼的強(qiáng)韌性的同時，還將消耗用于b元素，從而不利鋼的高溫強(qiáng)度。綜合考慮c、n和b的關(guān)系，即要提高焊接工藝性，同時要控制碳化物數(shù)量和分布，防止氮化物形成。因此，本發(fā)明焊絲中c含量控制在0.07～0.09％；n含量0.007～0.008％；b含量0.011～0.014％。

cr：其作用主要有三個方面：一是起溶于基體，起固溶強(qiáng)化作用；二是易形成cr2o3氧化膜，提高抗高溫氧化和腐蝕性能；三是形成碳化物，起析出強(qiáng)化作用。提高cr含量有利于高溫抗腐蝕性能，但cr含量過高會降低持久強(qiáng)度，因此，本發(fā)明焊絲中cr含量控制在8.5～9.5％。

w：是典型的固溶強(qiáng)化元素，由于w的原子半徑比mo的原子半徑大，w固溶引起的晶格畸變比mo元素大，所以w的固溶強(qiáng)化效果比mo明顯。當(dāng)w含量過高時，易導(dǎo)致δ鐵素體的產(chǎn)生，對鋼的綜合性能非常不利。因此，本發(fā)明焊絲中w含量范圍控制在2.8～3.3％。

nb和v：都是強(qiáng)碳化物形成元素，能形成穩(wěn)定的碳化物，提高鋼的蠕變極限和持久強(qiáng)度，特別是nb-v復(fù)合添加時效果更明顯。本發(fā)明焊絲中nb含量控制在0.04～0.08％；v含量控制在0.18～0.25％。

co：對于鋼中含有較高的cr-w和nb-v等促進(jìn)鐵素體形成元素，為抑制鋼中δ鐵素體的形成，加入奧氏體形成元素co將在顯著抑制δ鐵素體形成的同時，對鋼的其它性能基本沒有不利影響。因此，本發(fā)明焊絲中co含量控制在2.8～3.5％。

cu：固溶在基體中可以阻礙位錯移動從而降低蠕變速率。含銅鋼中，銅在基體中的溶解度約為0.5％，基體中固溶其它元素對cu溶解度有影響。過量的cu含量易產(chǎn)生龜裂，提高裂紋敏感性。因此，本發(fā)明焊絲中cu含量控制在0～0.5％。

ti：過量的ti易形成氮化物，必須嚴(yán)控ti含量，防止與c、n結(jié)合形成碳氮化物。因此本發(fā)明將焊絲中控制ti含量的范圍為0～0.001％。

焊絲中s、p等有害元素盡可能的最低，分別控制s≤0.001％；p≤0.002％。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明由于通過各元素的綜合作用，特別是c、b、n、cu、ti含量優(yōu)化添加，合理控制碳化物形成，防止了氮化物形成，抗裂紋敏感性提高50％；焊接熔敷金屬成分不但具有與母材相近的化學(xué)成分，而且具有與母材相匹配的優(yōu)異物理、力學(xué)性能和優(yōu)良的沖擊韌性；焊接接頭室溫沖擊功≥50j；室溫下抗拉強(qiáng)度≥745mpa，屈服強(qiáng)度≥585mpa；焊接工藝性能優(yōu)良，焊接時飛濺小，焊縫金屬流動性好，焊縫成形性好。

具體實施方式

下面將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。以下實施例均按照常規(guī)氬弧焊焊絲冶煉工藝后制成盤條，經(jīng)拉拔至直徑φ2.4mm后，再經(jīng)表面處理、分卷得到成品焊絲。

實施例1：

焊絲化學(xué)成分及重量百分比為：c0.09％；si0.3％；mn0.7％；p0.002％；s0.001％；cr8.8％；w2.9％；co3.0％；nb0.05％；v0.21％；cu0.5％；n0.008％；b0.013％；ti0.001％；余量為fe及不可避免的雜質(zhì)。本實施例焊絲采用氬弧焊焊接，高純氬氣(≥99.99％)保護(hù)，焊接參數(shù)為：焊接電流為130a，電弧電壓13v，預(yù)熱溫度120℃，層間溫度100℃；焊后熱處理溫度760℃。焊縫金屬力學(xué)性能為：室溫沖擊功65j；室溫下抗拉強(qiáng)度780mpa，屈服強(qiáng)度600mpa。

實施例2：

焊絲化學(xué)成分及重量百分比為：c0.85％；si0.2％；mn0.5％；p0.002％；s0.001％；cr9.0％；w3.3％；co3.1％；nb0.07％；v0.20％；cu0.1％；n0.007％；b0.014％；ti0％；余量為fe及不可避免的雜質(zhì)。本實施例焊絲采用氬弧焊焊接，高純氬氣(≥99.99％)保護(hù)，焊接參數(shù)為：焊接電流為130a，電弧電壓13v，預(yù)熱溫度120℃，層間溫度100℃；焊后熱處理溫度760℃。焊縫金屬力學(xué)性能為：室溫沖擊功62j；室溫下抗拉強(qiáng)度790mpa，屈服強(qiáng)度610mpa。

實施例3：

焊絲化學(xué)成分及重量百分比為：c0.07％；si0.3％；mn0.6％；p0.002％；s0.001％；cr8.5％；w3.0％；co2.9％；nb0.06％；v0.18％；cu0％；n0.007％；b0.012％；ti0％；余量為fe及不可避免的雜質(zhì)。本實施例焊絲采用氬弧焊焊接，高純氬氣(≥99.99％)保護(hù)，焊接參數(shù)為：焊接電流為130a，電弧電壓13v，預(yù)熱溫度120℃，層間溫度100℃；焊后熱處理溫度760℃。焊縫金屬力學(xué)性能為：室溫沖擊功70j；室溫下抗拉強(qiáng)度765mpa，屈服強(qiáng)度590mpa。

本發(fā)明采用上述方案，焊接熔敷金屬成分不但具有與母材相近的化學(xué)成分，而且具有與母材相匹配的優(yōu)異物理、力學(xué)性能和優(yōu)良的沖擊韌性；焊接工藝性能優(yōu)良，焊接時飛濺小，焊縫金屬流動性好，焊縫成形好，具有優(yōu)良的抗裂紋敏感性，為推動g115耐熱鋼工程化應(yīng)用提供了一種理想的新型焊接材料。