一種用于高溫鋼板的氬弧焊實(shí)心焊絲的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種焊接材料，屬于焊接材料領(lǐng)域，具體地涉及一種用于高溫鋼板的 氬弧焊實(shí)心焊絲。
【背景技術(shù)】
[0002] 耐熱鋼的發(fā)展與能源、動(dòng)力機(jī)械的進(jìn)步有著密切的關(guān)系。在火力發(fā)電、原子能、宇 航、航空、石油和化學(xué)工業(yè)等新技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域中，耐熱鋼性能的優(yōu)劣是其成功與否的關(guān)鍵性 環(huán)節(jié)，因此，近年來(lái)耐熱鋼的重要性日益提高。同時(shí)，對(duì)于耐熱鋼配套焊絲的開發(fā)也是推進(jìn) 這些行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。但目前的用于耐熱鋼焊接的焊絲存在高溫持久強(qiáng)度不足，應(yīng)用在工 作溫度在580°C以下鍋爐受熱面管子和540°C以下蒸汽管道及高壓容器、石油精煉設(shè)備的 氬弧焊和全氬焊的焊接效果差。
[0003] 為此，申請(qǐng)人進(jìn)行了有益的探索和嘗試，找到了解決上述問題的辦法，下面將要介 紹的技術(shù)方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對(duì)現(xiàn)有的用于耐熱鋼焊接的焊絲存在高溫持久強(qiáng) 度不足的問題，現(xiàn)提供一種可確保焊縫高溫持久強(qiáng)度優(yōu)異的用于高溫鋼板的氬弧焊實(shí)心焊 絲。
[0005] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0006] 一種用于高溫鋼板的氬弧焊實(shí)心焊絲，其特征在于，所述氬弧焊實(shí)心焊絲含有以 下質(zhì)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] 余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
[0018] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述氬弧焊實(shí)心焊絲在煉鋼過程中添加鈦稀土合 金，該鈦稀土合金的添加量為0. 20~1. 20%。
[0019] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，熔敷金屬的化學(xué)成分中Ti :0. 03~0. 10%。
[0020] 本發(fā)明的氬弧焊實(shí)心焊絲中化學(xué)成分設(shè)計(jì)原則如下：
[0021] 成分 C
[0022] C元素在低合金鋼中是必不可少的元素，可以有效地提高焊縫強(qiáng)度。但過高的C含 量可能會(huì)惡化焊接性，增加冷裂傾向，降低熔敷金屬的韌性，因此將本發(fā)明中的C含量控制 為 0· 05 ~0· 12%。
[0023] 成分 Mn
[0024] 添加 Mn元素為熔敷金屬提供了一定的強(qiáng)度保障，有利于細(xì)化焊縫組織，同時(shí)，在 反應(yīng)的過程中也有利于脫氧和脫硫，但是成分Mn超過1. 5%后，可能會(huì)在焊縫中形成貝氏 體和馬氏體等脆性組織，因此將本發(fā)明中的Mn含量控制為0. 75~1. 05 %。
[0025] 成分 Si
[0026] Si元素的加入可以改善恪池的流動(dòng)性，也能夠起到脫氧的作用，但同時(shí)，一旦Si 含量過高，也會(huì)出現(xiàn)夾渣或結(jié)晶裂紋等不利的影響，還可能會(huì)造成嚴(yán)重的飛濺，影響工藝性 能，因此將本發(fā)明中的Si含量控制為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，在氧化性氣氛和較低溫度下，能形成一層 附著性很強(qiáng)，致密的氧化物薄膜。本發(fā)明中的Cr含量控制為1. 10~1. 40%。
[0029] 成分 Mo
[0030] Mo元素的含量在0.50%左右時(shí)，能降低或抑制其他元素導(dǎo)致的回火脆性，并且能 夠提高鋼的熱強(qiáng)行和蠕變強(qiáng)度。故本發(fā)明中的Mo含量控制為0. 45~0. 65%。
[0031] 成分 V
[0032] V元素的加入也可以通過形成細(xì)小彌散的碳化物來(lái)提高耐熱鋼的熱強(qiáng)性。本發(fā)明 中的V含量控制為〇. 20~0. 35 %。
[0033] 成分 Ti
[0034] Ti元素的少量添加一方面可以起到脫氧的作用，使得焊縫組織更純凈，另一方面， 通過形成TiC的析出，也可產(chǎn)生彌散強(qiáng)化作用。因而本發(fā)明中，控制Ti含量Ti < 0. 50%。
[0035] 成分P、S、Cu作為雜質(zhì)元素應(yīng)控制在合理范圍，因而本發(fā)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術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果在于：
[0037] (1)選擇合理的成分范圍，并且在冶煉中添加鈦稀土合金，使得該焊絲所得的焊接 接頭綜合性能良好，焊接接頭抗拉強(qiáng)度彡540MPa，屈服強(qiáng)度彡440MPa，伸長(zhǎng)率彡17%，常溫 沖擊吸收功彡47J，580°C的10萬(wàn)小時(shí)高溫持久強(qiáng)度彡60MPa。
[0038] 并且可廣泛應(yīng)用于工作溫度在580°C以下鍋爐受熱面管子和540°C以下蒸汽管道 及高壓容器、石油精煉設(shè)備（如12CrlM 〇V、T/P11等鋼）的手工鎢級(jí)氬弧焊打底及全氬焊。
[0039] 另外，對(duì)Ti元素的含量范圍作出了嚴(yán)格規(guī)定（即0.03~0. 10%)，確保了優(yōu)異的 高溫持久強(qiáng)度性能（即580°C的10萬(wàn)小時(shí)高溫持久強(qiáng)度彡60MPa)。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，進(jìn)一步 闡述本發(fā)明。
[0041] 實(shí)施例1
[0042] 采用30噸電爐煉鋼，并爐外精煉成鋼坯、乳制成盤條、拉拔、切斷等工序制得直徑 2. 5mm、長(zhǎng)Im的實(shí)心焊絲，其中，在煉鋼過程中添加鈦稀土合金。該焊絲的主要化學(xué)成分（質(zhì) 量百分比）為：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%，余量為鐵以及不可避免的雜質(zhì)。
[0043] 焊絲焊接工藝參數(shù)如表1所示，在12CrIMoV的板上進(jìn)行對(duì)接焊接試驗(yàn)。該鋼板成 分為：C:0. 10%，Si :0· 25%，Mn :0· 54%，Cr :1· 04%，Mo :0· 31%，V :0· 22%。
[0044] 焊后對(duì)試板進(jìn)行730°C X4小時(shí)的熱處理，并取樣進(jìn)行焊縫金屬的拉伸試驗(yàn)、沖擊 試驗(yàn)、高溫持久強(qiáng)度試驗(yàn)，具體結(jié)果如表2所示。
[0045] 實(shí)施例2 :
[0046] 采用30噸電爐煉鋼，并爐外精煉成鋼坯、乳制成盤條、拉拔、切斷等工序制得直徑 2. 5mm、長(zhǎng)Im的實(shí)心焊絲，其中，在煉鋼過程中添加鈦稀土合金。該焊絲的主要化學(xué)成分（質(zhì) 量百分比）為：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%，余量為鐵以及不可避免的雜質(zhì)。
[0047] 焊絲焊接工藝參數(shù)如表1所示，在12CrIMoV的板上進(jìn)行對(duì)接焊接試驗(yàn)。鋼板的化 學(xué)成分與力學(xué)性能同實(shí)施例1。
[0048] 焊后對(duì)試板進(jìn)行730°C X4小時(shí)的熱處理，并取樣進(jìn)行焊縫金屬的拉伸試驗(yàn)、沖擊 試驗(yàn)、高溫持久強(qiáng)度試驗(yàn)，具體結(jié)果如表2所示。
[0049] 表1焊接參數(shù)工藝表
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于高溫鋼板的氬弧焊實(shí)心焊絲，其特征在于，所述氬弧焊實(shí)心焊絲含有以下 質(zhì)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% ； 余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于高溫鋼板的氬弧焊實(shí)心焊絲，其特征在于，所述氬弧焊實(shí) 心焊絲在煉鋼過程中添加鈦稀土合金，該鈦稀土合金的添加量為〇. 20~1. 20%。
3. 如權(quán)利要求1所述的用于高溫鋼板的氬弧焊實(shí)心焊絲，其特征在于，熔敷金屬的化 學(xué)成分中Ti:0. 03~0. 10%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于高溫鋼板的氬弧焊實(shí)心焊絲，所述氬弧焊實(shí)心焊絲含有以下質(zhì)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％；余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的有益效果在于：選擇合理的成分范圍，并且在冶煉中添加鈦稀土合金，使得該焊絲所得的焊接接頭綜合性能良好，焊接接頭抗拉強(qiáng)度≥540MPa，屈服強(qiáng)度≥440MPa，伸長(zhǎng)率≥17％，常溫沖擊吸收功≥47J，580℃的10萬(wàn)小時(shí)高溫持久強(qiáng)度≥60MPa。
【IPC分類】B23K9-16, B23K35-30
【公開號(hào)】CN104785953
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510179766
【發(fā)明人】吳寶鑫, 楊光磊, 公茂濤, 劉亮, 劉晟
【申請(qǐng)人】上海電力修造總廠有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月16日