適用于耐高溫、抗蠕變鋼用焊條及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及超超臨界焊接材料領(lǐng)域。特別涉及適用于長期高溫服役的特殊抗蠕變 超超臨界焊條。
【背景技術(shù)】
[0002] 新型材料是國家重點支撐發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，新型焊接材料是新型鋼鐵 材料產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)材料，焊接技術(shù)作為基礎(chǔ)制造技術(shù)之一，也是國家發(fā)展高端裝備制造業(yè) 新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容。因此，發(fā)展新型焊接材料是國家產(chǎn)業(yè)政策引導(dǎo)發(fā)展的重要方向。
[0003] 2003年7月中國機(jī)械聯(lián)合會根據(jù)對我國能源結(jié)構(gòu)、國家能源政策和未來發(fā)電用能 源供應(yīng)狀況的分析，在充分考慮水電、天然氣、核電和新能源資源的開發(fā)基礎(chǔ)上，再考慮煤 電的開發(fā)，但煤電在電源結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)地位沒有改變。
[0004] 由于超超臨界機(jī)組與常規(guī)火電機(jī)組相比，超臨界機(jī)組的可用率與亞臨界機(jī)組相 當(dāng)，效率比亞臨界機(jī)組約提尚2%。超超臨界機(jī)組效率可比超臨界機(jī)組再提尚約2%~3%， 若再提高其主汽壓力到28MPa以上，效率還可再提高約2個百分點。因此它具有明顯的高 效、節(jié)能和環(huán)保優(yōu)勢，已成為當(dāng)今世界發(fā)達(dá)國家競相采用和發(fā)展的新技術(shù)。我國的能源裝備 政策是要發(fā)展大容量高參數(shù)的火電機(jī)組，國家計委明確新建600MW及以上容量燃煤機(jī)組原 則上采用超臨界或超超臨界參數(shù)的火電機(jī)組。
[0005] 鑒于國外先進(jìn)工業(yè)國家中超超臨界機(jī)組已經(jīng)大量投入商業(yè)運行，我們選擇研制 百萬千瓦級超超臨界機(jī)組，是以高的起點，瞄準(zhǔn)當(dāng)前國際水平，跨越式的發(fā)展，縮短我國從 超臨界參數(shù)到超超臨界參數(shù)的時間，減小與世界發(fā)達(dá)國家的差距。
[0006] 超超臨界用材料的特點就是耐尚溫、抗懦變鋼。
[0007] 現(xiàn)有的焊接材料的熔敷金屬化學(xué)成分和力學(xué)性能與改進(jìn)型CrMoNiWVNb耐熱鋼存 在一定差異。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的之一就在于提供一種適用于耐高溫、抗蠕變鋼用焊條，該適用于耐 高溫、抗蠕變鋼用焊條適用于長期高溫服役，并具有抗蠕變能力。
[0009] 技術(shù)方案是：一種適用于耐高溫、抗蠕變鋼用焊條，由焊芯和包裹在該焊芯外表面 上的藥皮組成，該藥皮由以下成分制成：
[0010] 大理石250-310重量份
[0011] 螢石240-300重量份
[0012] 金紅石40-70重量份
[0013] 純喊5_6重量份
[0014] 鋯英砂8-12重量份
[0015] 鐵粉80-120重量份
[0016] 電解錳25-30重量份
[0017] 娃微粉50-60重量份
[0018] 冰晶粉25-35重量份
[0019] 銀粉10-12重量份
[0020] 金屬鉻20-30重量份
[0021] 鉬粉5重量份
[0022] 釩鐵10-12重量份
[0023] 銀粉1-1. 5重量份
[0024] 氮化鉻鐵10-12重量份
[0025] 媽粉18-20重量份，和
[0026] 稀土 4-5重量份。
[0027] 作為優(yōu)選，所述大理石：CaC03> 96%、S彡0. 03%、P彡0. 03%，顆粒度要求 為：-30 目：100 %、-40 目：彡 97 %、-170 目：彡 70 % ;螢石：CaF2> 96 %、SiO 2彡 3. 0 %、 C 彡 0· 08%、S 彡 0· 03%、P 彡 0· 03%，顆粒度要求為：-30 目：100%、-40 目：彡 97%、-170 目：彡70 % ;金紅石：Ti02> 96 %、S彡0· 03 %、P彡0· 03 %，粒度要求為：-40目： 彡 100%、-160 目：彡 30% ;純堿：Na2C03彡 99%、NaCl 彡 0· 70%，鋯英砂：Zr02> 60%、 Si02彡 32%、S 彡 0· 03%、P 彡 0· 09%，顆粒度要求為：-40 目：100%、-160 目：彡 50%。冰 晶粉疋：多53%^1彡13%、恥彡29，顆粒度要求-80目：100% ;電解錳：111彡99.9%，顆粒 度要求-60目：100%;鎳粉：Ni多99. 9%，顆粒度要求-60目：100%;金屬鉻：Cr多99. 9%， 顆粒度要求-60目：100 %;鉬粉：Mo彡99. 9 %，顆粒度要求-60 :100 %;釩鐵：V :50 %-55 %， A1 彡 0· 80%，Si 彡 2. 50%，Μη 彡 0· 50%，C 彡 0· 75%，S 彡 0· 05%，P 彡 0· 10%，顆粒度 要求-40目：100 % ;鈮粉：Nb多99. 9 %，顆粒度要求-60目：100 % ;氮化鉻鐵：Cr多60 %， N 彡 5. 0%，Si 彡 2. 50%，C 彡 0· 10%，S 彡 0· 04, P 彡 0· 03,顆粒度要求-40 目：100% ;鎢 粉1彡99.9%，顆粒度要求-60目：100%;鐵粉疋6彡97.0%、]?11彡0.40%、31彡0.20%、 C彡 0· 10%、S 彡 0· 025%，P 彡 0· 025%，顆粒度要求：-30 目：100%;硅微粉：Si02>98. 0%、 Fe203< 0· 20%、S < 0· 025%，P < 0· 025%〇
[0028] 作為優(yōu)選，所述大理石：螢石：金紅石：純堿：鋯英砂：鐵粉：電解錳：硅微粉：冰 晶粉：鎳粉：金屬鉻：鉬粉：釩鐵：鈮粉：氮化鉻鐵：鎢粉：稀土重量比為250 :300 :50 :5 :8 : 80 :25 :60 :25 :10 :20 :5 :10 :1 :10 :20 :5。
[0029] 作為優(yōu)選，所述大理石：螢石：金紅石：純堿：鋯英砂：鐵粉：電解錳：硅微粉：冰晶 粉：鎳粉：金屬鉻：鉬粉：釩鐵：鈮粉：氮化鉻鐵：鎢粉：稀土重量比為300 :250 :70 :6 :10 : 100 :30 :50 :35 :12 :25 :5 :12 :1· 5 :12 :18 :5〇
[0030] 作為優(yōu)選，所述大理石：螢石：金紅石：純堿：鋯英砂：鐵粉：電解錳：硅微粉：冰晶 粉：鎳粉：金屬鉻：鉬粉：釩鐵：鈮粉：氮化鉻鐵：鎢粉：稀土重量比為310 :240 :40 :6 :12 : 120 :30 :50 :35 :12 :30 :5 :12 :1· 5 :12 :18 :4。
[0031] 本發(fā)明的目的之二在于提供一種適用于耐高溫、抗蠕變鋼用焊條的制備方法。
[0032] 技術(shù)方案是：一種適用于耐高溫、抗蠕變鋼用焊條的制備方法，包括以下步驟：
[0033] ①將各成分的粉料按比例混合均勻后；
[0034] ②加入粉料總量的20-30%的粘結(jié)劑攪拌混合均勻，送入條壓機(jī)內(nèi)將其裹覆于焊 芯上；
[0035] ③再經(jīng)80~100°C烘焙2~3小時及380~400°C烘焙1· 5~2小時。
[0036] 本發(fā)明的目的之三在于提供一種適用于耐高溫、抗蠕變鋼的焊接方法。
[0037] 技術(shù)方案是：一種適用于耐高溫、抗蠕變鋼的焊接方法，所述焊接方法采用上述的 的適用于耐高溫、抗蠕變鋼用焊條焊接耐高溫、抗蠕變鋼。
[0038] 發(fā)明原理：
[0039] 大理石在電弧熱的作用下分解成CaO和C02是焊條制造中及常用的建渣造氣材 料，提高熔渣堿度，穩(wěn)定電弧增大熔渣與金屬界面張力和表面張力，改善脫渣，并有較好的 脫S能力。
[0040] 螢石可以調(diào)整熔渣的熔點個粘度，增加溶者的流動性，改善熔渣的物理性能對焊 縫成型、脫渣等起關(guān)鍵作用，也是降低焊縫中擴(kuò)散氫的主要材料，但因氟的存在，會造成電 弧不穩(wěn)定，并產(chǎn)生有毒氣體，應(yīng)該合理控制比列。
[0041] 金紅石在焊條中的作用主要是建渣、穩(wěn)弧，在本發(fā)明中，加入金紅石，對焊縫成形 有關(guān)鍵作用。
[0042] 純堿的加入是為了改善焊條的壓涂性能。
[0043] 本發(fā)明通過不同的配比，達(dá)到了以下意想不到的有益效果：
[0044] 本發(fā)明焊條性能優(yōu)良，焊條表面光滑，成品率高，偏心穩(wěn)定；直流反接焊接時電弧 穩(wěn)定、基本無飛濺，脫渣性良好，焊條操作性能優(yōu)異，全位置焊接性能優(yōu)良；焊縫成型美觀， 焊道高度適中，焊縫侵潤角適中，熔敷金屬理化性能適中。焊接時電弧穩(wěn)定、飛濺小、脫渣 好，成型好，全位置操作性能好。所提供的焊條主要用于P/T92超超臨界材料，焊縫熔敷金 屬化學(xué)成分控制嚴(yán)格，特別是Sb、Sn、As、B、S、P等有害雜質(zhì)元素控制極低。
[0045] 本發(fā)明焊條焊縫熔敷金屬在765°C ± 15°C，保溫4小時情況下，焊縫熔敷金屬力學(xué) 性能均能達(dá)到如下：室溫抗拉強(qiáng)度Rm(Mpa):彡620,室溫屈服強(qiáng)RpO. 2 (MPa):彡530,室溫 伸長率A(% ):彡15,20°C沖擊功KV(J):單值彡27。
[0046] 本發(fā)明適用于改進(jìn)型CrMoNiWVNb耐熱鋼焊接，特別適用于P92、T92、Nf616等耐高 溫、抗蠕變鋼的焊接。
[0047] 本發(fā)明能夠更好的匹配改進(jìn)型CrMoNiWVNb耐熱鋼，使焊縫力學(xué)性能更優(yōu)。
[0048] 名詞解釋：
[0049] 改進(jìn)型CrMoNiWVNb耐熱鋼-一種耐熱鋼牌號。
[0050] 耐高溫、抗蠕變鋼-低合金鋼的一種分類，這類鋼有耐高溫，抗蠕變的作用，本發(fā) 明中采用的P92、T92、Nf616、改進(jìn)型CrMoNiWVNb耐熱鋼均具有耐高溫，抗蠕變的作用。
【具體實施方式】
[0051] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0052] 實施例1
[0053] 本實施例當(dāng)焊芯為1000g時，焊條需要上述各種藥皮重量為（g):大理石250g、螢 石300g、金紅石50g、純堿5g、鋯英砂8g、鐵粉80g、電解錳25g、硅微粉60g、冰晶粉25g、鎳 粉l〇g、金屬鉻20g、鉬粉5g，釩鐵10g，鈮粉lg，氮化鉻鐵10g，鎢粉20g，稀土 5g。
[0054] 將上述粉料混合均勻后，加入濃度為43°的鉀鈉水玻璃250g攪拌混合均勻，送入 條壓機(jī)內(nèi)按常規(guī)方法將其裹覆于規(guī)格4. 0mm的H08A焊芯上，再經(jīng)88°C烘焙2小時、380°C烘 焙1.5小時，即成。
[0055] 本實施例所得焊條（直流反接焊接）進(jìn)行焊接試驗，電弧穩(wěn)定、基本無飛濺、脫渣 性能好，焊縫成形美觀。
[0056] 焊條熔敷金屬化學(xué)成分為：C :0· 90wt %、Μη :0· 55wt %、Si :0· 25wt %、S : 0· 005wt %、P :0· 006wt %、Ni :0· 71wt %、Cr :8. 95wt %、Mo :0· 45wt %、V :0· 19wt %、 Nb: 0· 05wt %、N: 0· 04wt %、W: 1. 84wt %、A1: 0· Olwt %、Fe :86. lwt %，余量為雜質(zhì)元素。
[0057] 焊條熔敷金屬力學(xué)性能為：
[0058] 表1焊條熔敷金屬力學(xué)性能
[0060] 通過焊接試驗，檢測出焊縫熔敷金屬化學(xué)成分和力學(xué)性能與改進(jìn)型CrMoNiWVNb 耐熱鋼接近，驗證焊材與母材相匹配性。
[0061] 實施例2
[0062] 本實施例焊芯與選擇藥皮材料與實施例一相同，當(dāng)焊芯為1000g時，焊條需要各 種藥皮重量為（g):大理石300g、螢石250g、金紅石70g、純堿6g、鋯英砂10g、鐵粉100g、電 解錳30、硅微粉50