适用于耐高温、抗蠕变钢用焊条及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及超超临界焊接材料领域。特别涉及适用于长期高温服役的特殊抗蠕变 超超临界焊条。
【背景技术】
[0002] 新型材料是国家重点支撑发展的战略性新兴产业之一，新型焊接材料是新型钢铁 材料产业化的基础材料，焊接技术作为基础制造技术之一，也是国家发展高端装备制造业 新兴战略产业的重要内容。因此，发展新型焊接材料是国家产业政策引导发展的重要方向。
[0003] 2003年7月中国机械联合会根据对我国能源结构、国家能源政策和未来发电用能 源供应状况的分析，在充分考虑水电、天然气、核电和新能源资源的开发基础上，再考虑煤 电的开发，但煤电在电源结构中的主导地位没有改变。
[0004] 由于超超临界机组与常规火电机组相比，超临界机组的可用率与亚临界机组相 当，效率比亚临界机组约提尚2%。超超临界机组效率可比超临界机组再提尚约2%~3%， 若再提高其主汽压力到28MPa以上，效率还可再提高约2个百分点。因此它具有明显的高 效、节能和环保优势，已成为当今世界发达国家竞相采用和发展的新技术。我国的能源装备 政策是要发展大容量高参数的火电机组，国家计委明确新建600MW及以上容量燃煤机组原 则上采用超临界或超超临界参数的火电机组。
[0005] 鉴于国外先进工业国家中超超临界机组已经大量投入商业运行，我们选择研制 百万千瓦级超超临界机组，是以高的起点，瞄准当前国际水平，跨越式的发展，缩短我国从 超临界参数到超超临界参数的时间，减小与世界发达国家的差距。
[0006] 超超临界用材料的特点就是耐尚温、抗懦变钢。
[0007] 现有的焊接材料的熔敷金属化学成分和力学性能与改进型CrMoNiWVNb耐热钢存 在一定差异。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的之一就在于提供一种适用于耐高温、抗蠕变钢用焊条，该适用于耐 高温、抗蠕变钢用焊条适用于长期高温服役，并具有抗蠕变能力。
[0009] 技术方案是：一种适用于耐高温、抗蠕变钢用焊条，由焊芯和包裹在该焊芯外表面 上的药皮组成，该药皮由以下成分制成：
[0010] 大理石250-310重量份
[0011] 萤石240-300重量份
[0012] 金红石40-70重量份
[0013] 纯喊5_6重量份
[0014] 锆英砂8-12重量份
[0015] 铁粉80-120重量份
[0016] 电解锰25-30重量份
[0017] 娃微粉50-60重量份
[0018] 冰晶粉25-35重量份
[0019] 银粉10-12重量份
[0020] 金属铬20-30重量份
[0021] 钼粉5重量份
[0022] 钒铁10-12重量份
[0023] 银粉1-1. 5重量份
[0024] 氮化铬铁10-12重量份
[0025] 妈粉18-20重量份，和
[0026] 稀土 4-5重量份。
[0027] 作为优选，所述大理石：CaC03> 96%、S彡0. 03%、P彡0. 03%，颗粒度要求 为：-30 目：100 %、-40 目：彡 97 %、-170 目：彡 70 % ;萤石：CaF2> 96 %、SiO 2彡 3. 0 %、 C 彡 0· 08%、S 彡 0· 03%、P 彡 0· 03%，颗粒度要求为：-30 目：100%、-40 目：彡 97%、-170 目：彡70 % ;金红石：Ti02> 96 %、S彡0· 03 %、P彡0· 03 %，粒度要求为：-40目： 彡 100%、-160 目：彡 30% ;纯碱：Na2C03彡 99%、NaCl 彡 0· 70%，锆英砂：Zr02> 60%、 Si02彡 32%、S 彡 0· 03%、P 彡 0· 09%，颗粒度要求为：-40 目：100%、-160 目：彡 50%。冰 晶粉疋：多53%^1彡13%、恥彡29，颗粒度要求-80目：100% ;电解锰：111彡99.9%，颗粒 度要求-60目：100%;镍粉：Ni多99. 9%，颗粒度要求-60目：100%;金属铬：Cr多99. 9%， 颗粒度要求-60目：100 %;钼粉：Mo彡99. 9 %，颗粒度要求-60 :100 %;钒铁：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%，颗粒度 要求-40目：100 % ;铌粉：Nb多99. 9 %，颗粒度要求-60目：100 % ;氮化铬铁：Cr多60 %， N 彡 5. 0%，Si 彡 2. 50%，C 彡 0· 10%，S 彡 0· 04, P 彡 0· 03,颗粒度要求-40 目：100% ;钨 粉1彡99.9%，颗粒度要求-60目：100%;铁粉疋6彡97.0%、]?11彡0.40%、31彡0.20%、 C彡 0· 10%、S 彡 0· 025%，P 彡 0· 025%，颗粒度要求：-30 目：100%;硅微粉：Si02>98. 0%、 Fe203< 0· 20%、S < 0· 025%，P < 0· 025%〇
[0028] 作为优选，所述大理石：萤石：金红石：纯碱：锆英砂：铁粉：电解锰：硅微粉：冰 晶粉：镍粉：金属铬：钼粉：钒铁：铌粉：氮化铬铁：钨粉：稀土重量比为250 :300 :50 :5 :8 : 80 :25 :60 :25 :10 :20 :5 :10 :1 :10 :20 :5。
[0029] 作为优选，所述大理石：萤石：金红石：纯碱：锆英砂：铁粉：电解锰：硅微粉：冰晶 粉：镍粉：金属铬：钼粉：钒铁：铌粉：氮化铬铁：钨粉：稀土重量比为300 :250 :70 :6 :10 : 100 :30 :50 :35 :12 :25 :5 :12 :1· 5 :12 :18 :5〇
[0030] 作为优选，所述大理石：萤石：金红石：纯碱：锆英砂：铁粉：电解锰：硅微粉：冰晶 粉：镍粉：金属铬：钼粉：钒铁：铌粉：氮化铬铁：钨粉：稀土重量比为310 :240 :40 :6 :12 : 120 :30 :50 :35 :12 :30 :5 :12 :1· 5 :12 :18 :4。
[0031] 本发明的目的之二在于提供一种适用于耐高温、抗蠕变钢用焊条的制备方法。
[0032] 技术方案是：一种适用于耐高温、抗蠕变钢用焊条的制备方法，包括以下步骤：
[0033] ①将各成分的粉料按比例混合均匀后；
[0034] ②加入粉料总量的20-30%的粘结剂搅拌混合均匀，送入条压机内将其裹覆于焊 芯上；
[0035] ③再经80~100°C烘焙2~3小时及380~400°C烘焙1· 5~2小时。
[0036] 本发明的目的之三在于提供一种适用于耐高温、抗蠕变钢的焊接方法。
[0037] 技术方案是：一种适用于耐高温、抗蠕变钢的焊接方法，所述焊接方法采用上述的 的适用于耐高温、抗蠕变钢用焊条焊接耐高温、抗蠕变钢。
[0038] 发明原理：
[0039] 大理石在电弧热的作用下分解成CaO和C02是焊条制造中及常用的建渣造气材 料，提高熔渣碱度，稳定电弧增大熔渣与金属界面张力和表面张力，改善脱渣，并有较好的 脱S能力。
[0040] 萤石可以调整熔渣的熔点个粘度，增加溶者的流动性，改善熔渣的物理性能对焊 缝成型、脱渣等起关键作用，也是降低焊缝中扩散氢的主要材料，但因氟的存在，会造成电 弧不稳定，并产生有毒气体，应该合理控制比列。
[0041] 金红石在焊条中的作用主要是建渣、稳弧，在本发明中，加入金红石，对焊缝成形 有关键作用。
[0042] 纯碱的加入是为了改善焊条的压涂性能。
[0043] 本发明通过不同的配比，达到了以下意想不到的有益效果：
[0044] 本发明焊条性能优良，焊条表面光滑，成品率高，偏心稳定；直流反接焊接时电弧 稳定、基本无飞溅，脱渣性良好，焊条操作性能优异，全位置焊接性能优良；焊缝成型美观， 焊道高度适中，焊缝侵润角适中，熔敷金属理化性能适中。焊接时电弧稳定、飞溅小、脱渣 好，成型好，全位置操作性能好。所提供的焊条主要用于P/T92超超临界材料，焊缝熔敷金 属化学成分控制严格，特别是Sb、Sn、As、B、S、P等有害杂质元素控制极低。
[0045] 本发明焊条焊缝熔敷金属在765°C ± 15°C，保温4小时情况下，焊缝熔敷金属力学 性能均能达到如下：室温抗拉强度Rm(Mpa):彡620,室温屈服强RpO. 2 (MPa):彡530,室温 伸长率A(% ):彡15,20°C冲击功KV(J):单值彡27。
[0046] 本发明适用于改进型CrMoNiWVNb耐热钢焊接，特别适用于P92、T92、Nf616等耐高 温、抗蠕变钢的焊接。
[0047] 本发明能够更好的匹配改进型CrMoNiWVNb耐热钢，使焊缝力学性能更优。
[0048] 名词解释：
[0049] 改进型CrMoNiWVNb耐热钢-一种耐热钢牌号。
[0050] 耐高温、抗蠕变钢-低合金钢的一种分类，这类钢有耐高温，抗蠕变的作用，本发 明中采用的P92、T92、Nf616、改进型CrMoNiWVNb耐热钢均具有耐高温，抗蠕变的作用。
【具体实施方式】
[0051] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
[0052] 实施例1
[0053] 本实施例当焊芯为1000g时，焊条需要上述各种药皮重量为（g):大理石250g、萤 石300g、金红石50g、纯碱5g、锆英砂8g、铁粉80g、电解锰25g、硅微粉60g、冰晶粉25g、镍 粉l〇g、金属铬20g、钼粉5g，钒铁10g，铌粉lg，氮化铬铁10g，钨粉20g，稀土 5g。
[0054] 将上述粉料混合均匀后，加入浓度为43°的钾钠水玻璃250g搅拌混合均匀，送入 条压机内按常规方法将其裹覆于规格4. 0mm的H08A焊芯上，再经88°C烘焙2小时、380°C烘 焙1.5小时，即成。
[0055] 本实施例所得焊条（直流反接焊接）进行焊接试验，电弧稳定、基本无飞溅、脱渣 性能好，焊缝成形美观。
[0056] 焊条熔敷金属化学成分为：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 %，余量为杂质元素。
[0057] 焊条熔敷金属力学性能为：
[0058] 表1焊条熔敷金属力学性能
[0060] 通过焊接试验，检测出焊缝熔敷金属化学成分和力学性能与改进型CrMoNiWVNb 耐热钢接近，验证焊材与母材相匹配性。
[0061] 实施例2
[0062] 本实施例焊芯与选择药皮材料与实施例一相同，当焊芯为1000g时，焊条需要各 种药皮重量为（g):大理石300g、萤石250g、金红石70g、纯碱6g、锆英砂10g、铁粉100g、电 解锰30、硅微粉50