本发明属于焊接材料领域，特别涉及一种极低碳高纯度的1Cr-0.5Mo-V电站铸钢件补焊用药芯焊丝。
背景技术：
：目前，大型电站汽轮机高中压主汽阀阀体、汽缸体等设备材质多为铸钢件，由于铸钢件壁较厚、铸造性能差，内部经常有沙包、缩孔等缺陷区，在工作应力和热应力的作用下，上述缺陷区会产生更为严重的裂纹缺陷，直接影响设备寿命，并严重影响机组的安全运行。为此，要对铸钢件进行修补工作，而合理选择补焊材料已成为铸钢件缺陷补焊的必要条件。汽轮机铸钢件的材质多为珠光体耐热钢，其中铸造性能和焊接性能最差的当属ZG15Cr1Mo1V、ZG17Cr1MoV等这类1Cr-0.5Mo-V的材料。这类铸钢容易产生裂纹，对热处理的冷却速度也相当敏感，容易在铸钢件中造成组织与性能的不均匀。通过选用镍基焊材补焊可获得良好的效果，但铸钢件修补的填充量很大，采用镍基焊材补焊的成本过高；而选用普通的耐热钢用药芯焊丝补焊时，不但需要较高的回火温度，给现场热处理添加了很多难度和工作量，而且也容易在热处理后形成裂纹，更有甚者会拉裂母材。技术实现要素：为解决上述技术问题，本发明提供了一种极低碳高纯度的1Cr-0.5Mo-V电站铸钢件补焊用药芯焊丝，使用本发明焊丝补焊这类铸钢件时，不但具有优异的抗裂性能，而且在不同的回火参数下均能获得优良的机械性能。本发明的技术方案是：一种极低碳高纯度的1Cr-0.5Mo-V电站铸钢件补焊用药芯焊丝，由焊药和钢带构成，焊药包裹于钢带内，所述焊药占焊丝总重量的10～20％，所述钢带是超低C、低P、S钢带；以钢带总重量为基准，按重量百分比计，所述超低C、低P、S钢带的组分如下：C：0.010～0.020％；Si：0.01～0.03％；Mn：0.10～0.30％；Al：0.005～0.060％；P：0.005～0.010％；S：0.004～0.008％；Fe：余量；以焊药总重量为基准，按重量百分比计，所述焊药的组分如下：TiO2：30～60％；SiO2：1～10％；ZrO2：0.5～5.0％；氟化物：0.1～5.0％；Na2O：0.05～5.00％；K2O：0.1～5.0％；Al+Mg：1～8％；C：0.01～0.20％；Mn：10～20％；Si：0.5～5.0％；Cr：5～10％；Mo：1～5％；V：0.5～3.0％；Ti：0.1～5.0％；B：0.01～0.10％；Fe：余量。作为本发明的进一步改进，以焊药总重量为基准，按重量百分比计，所述焊药的组分如下：TiO2：40～60％；SiO2：2～8％；ZrO2：0.5～5.0％；氟化物：1～5％；Na2O：0.05～3.00％；K2O：0.1～5.0％；Al+Mg：1～8％；C：0.01～0.20％；Mn：10～20％；Si：0.5～5.0％；Cr：5～10％；Mo：1～5％；V：0.5～3.0％；Ti：0.1～3.0％；B：0.01～0.10％；Fe：余量。优选的，所述极低碳高纯度的1Cr-0.5Mo-V电站铸钢件补焊用药芯焊丝，以钢带总重量为基准，按重量百分比计，所述超低C、低P、S钢带的组分如下：C：0.012～0.018％；Si：0.02～0.03％；Mn：0.20～0.28％；Al：0.025～0.035％；P：0.006～0.008％；S：0.005～0.007％；Fe：余量；以焊药总重量为基准，按重量百分比计，所述焊药的组分如下：TiO2：40.2～49.1％；SiO2：3.6～6.5％；ZrO2：1.5～2.8％；氟化物：1.5～2.8％；Na2O：0.2～0.4％；K2O：1.0～1.5％；Al+Mg：3.8～4.5％；C：0.04～0.07％；Mn：12.7～15.3％；Si：1.7～2.6％；Cr：7.3～8.7％；Mo：3.6～4.5％；V：1.0～1.4％；Ti：1.2～1.3％；B：0.05～0.06％；Fe：余量。所述氟化物包括NaF、CaF2、BaF2、Na3AlF6、K3AlF6、K2SiF6、LiF中的一种或几种。以重量百分比计，所述焊丝的熔敷金属的组分包括：C：0.022～0.027％；Si：0.215～0.334％；Mn：0.611～0.855％；P：0.008～0.009％；S：0.005～0.006％；Cr：0.99～1.16％；Mo：0.418～0.438％；V：0.192～0.246％。本发明中焊药各组分在药芯焊丝中各自发挥的作用如下：氧化物(包括TiO2、SiO2、ZrO2、Na2O和K2O)的主要作用是造渣、稳弧，美化焊缝，提高脱渣性。氧化物过少时，焊接工艺性能较差，不易形成短渣，对立、横位置不利，氧化物过多时，焊缝含氧量提高，降低了低温韧性。氟化物(包括NaF、CaF2、BaF2、Na3AlF6、K3AlF6、K2SiF6、LiF)的主要作用为造渣和脱氢，另外还可调节粘度，提高熔渣的覆盖性，氟化物过少时，脱氢作用不大，氟化物过多时，焊接烟尘量明显增大，电弧不稳，同时氟化物也具有一定的稀渣能力。铝和镁的主要作用是脱氧。碳的主要作用是与碳化物形成元素V、Ti、Nb等形成稳定的碳化物来提高热强性。含碳量过低会降低焊缝的高温强度，而含碳量太高又易出现焊缝结晶裂纹。锰的主要作用是脱氧、脱硫和向焊缝中过渡合金元素。硅的主用作用是通过硅锰联合脱氧，这样脱氧效果更佳，同时过渡合金元素。铬、钼、钒的主要作用是向焊缝过渡合金元素，以此来提高熔敷金属的高温性能。微量的Ti和B的主要作用是向焊缝中过渡合金元素，通过Ti和B的复合来细化晶粒，从而提高力学性能。本发明采用超低C、低P、S的钢带，提高了焊缝金属的纯净度，所得到熔敷金属的含碳量达到极低碳水平(C≤0.030％)以及P、S等杂质的含量也控制在较低的水平(P≤0.010％，S≤0.010％)；极低的含碳量不但大大提高了焊缝金属的抗冷裂性能，而且可以调整强度和韧性，从而和母材匹配，减少母材被拉裂的现象；较低含量的P、S等杂质，不但大大降低了热裂敏感性，而且也提高了抗回火脆性；通过控制C含量还可获得较细的层状珠光体组织，以进一步改善韧性；因此本发明在不同的回火参数下均能获得优异的机械性能。本发明的有益效果是：本发明药芯焊丝采用超低C、低P、S的钢带，焊缝的纯净度高，电弧稳定，焊缝外形美观，具有优异的抗裂性能，在不同的回火参数下均能获得优良的机械性能，大大提高1Cr-0.5Mo-V电站铸钢件补焊材料的性能和品质。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。本发明由钢带和焊药组成，焊药包裹在钢带内，采用超低C、低P、S的钢带，其组分(重量百分比％)如下表：CSiMnAl0.010-0.0200.01-0.030.10-0.300.005-0.060PSFe0.005-0.0100.004-0.008余量焊药占焊丝全重量比例为10～20％，其焊药组分(重量百分比％)如下表：TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+MgC30-601-100.5-5.00.1-5.00.05-5.000.1-5.01-80.01-0.20MnSiCrMoVTiBFe10-200.5-5.05-101-50.5-3.00.1-5.00.01-0.10余量更好的焊药组分(重量百分比％)优选如下表：TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+MgC40-602-80.5-5.01-50.05-3.000.1-5.01-80.01-0.20MnSiCrMoVTiBFe10-200.5-5.05-101-50.5-3.00.1-3.00.01-0.10余量更优选的，所述极低碳高纯度的1Cr-0.5Mo-V电站铸钢件补焊用药芯焊丝，以钢带总重量为基准，按重量百分比计，所述超低C、低P、S钢带的组分如下：C：0.012～0.018％；Si：0.02～0.03％；Mn：0.20～0.28％；Al：0.025～0.035％；P：0.006～0.008％；S：0.005～0.007％；Fe：余量；以焊药总重量为基准，按重量百分比计，所述焊药的组分如下：TiO2：40.2～49.1％；SiO2：3.6～6.5％；ZrO2：1.5～2.8％；氟化物：1.5～2.8％；Na2O：0.2～0.4％；K2O：1.0～1.5％；Al+Mg：3.8～4.5％；C：0.04～0.07％；Mn：12.7～15.3％；Si：1.7～2.6％；Cr：7.3～8.7％；Mo：3.6～4.5％；V：1.0～1.4％；Ti：1.2～1.3％；B：0.05～0.06％；Fe：余量。实施例1：采用焊丝生产行业内通用的制造工艺，按表1-1的钢带组分制作钢带(即外皮)，按照表1-2的焊药配方配制焊药并将焊药包裹于钢带内(overlap)：表1-1：钢带组分(％)CSiMnAlPSFe0.0120.030.280.0250.0070.005余量表1-2：焊药配方(％)TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+MgC40.26.50.81.70.21.53.80.04MnSiCrMoVTiBFe13.61.97.54.51.21.20.0515.31其熔敷金属化学成分见表1-3，不同回火参数下的力学性能见表1-4：表1-3：熔敷金属化学成分(％)CSiMnPSCrMoV0.0220.2940.7480.0080.0051.050.4360.229表1-4：不同回火参数下的力学性能实施例2：采用与实施例1相同的焊丝制造方法，按表2-1的钢带组分及表2-2的焊药配方进行配制：表2-1：钢带组分(％)CSiMnAlPSFe0.0130.030.260.0250.0070.005余量表2-2：焊药配方(％)TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+MgC42.35.82.82.10.31.44.00.06MnSiCrMoVTiBFe12.71.77.33.81.01.20.0513.49其熔敷金属化学成分见表2-3，不同回火参数下的力学性能见表2-4：表2-3：熔敷金属化学成分(％)CSiMnPSCrMoV0.0250.2150.6110.0080.0060.990.4200.192表2-4：不同回火参数下的力学性能实施例3：采用与实施例1相同的焊丝制造方法，按表3-1的钢带组分及表3-2的焊药配方进行配制：表3-1：钢带组分(％)CSiMnAlPSFe0.0150.020.240.0250.0060.005余量表3-2：焊药配方(％)TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+MgC44.65.22.12.50.31.34.20.06MnSiCrMoVTiBFe15.22.47.93.71.21.30.067.98其熔敷金属化学成分见表3-3，不同回火参数下的力学性能见表3-4：表3-3：熔敷金属化学成分(％)CSiMnPSCrMoV0.0260.3240.8310.0080.0061.100.4190.235表3-4：不同回火参数下的力学性能实施例4：采用与实施例1相同的焊丝制造方法，按表4-1的钢带组分及表4-2的焊药配方进行配制：表4-1：钢带组分(％)CSiMnAlPSFe0.0170.020.220.0300.0080.006余量表4-2：焊药配方(％)TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+MgC47.84.21.62.80.41.14.30.06MnSiCrMoVTiBFe15.72.68.13.61.41.30.064.98其熔敷金属化学成分见表4-3，不同回火参数下的力学性能见表4-4：表4-3：熔敷金属化学成分(％)CSiMnPSCrMoV0.0260.3340.8550.0090.0061.110.4180.246表4-4：不同回火参数下的力学性能实施例5：采用与实施例1相同的焊丝制造方法，按表5-1的钢带组分及表5-2的焊药配方进行配制：表5-1：钢带组分(％)CSiMnAlPSFe0.0180.020.200.0350.0080.007余量表5-2：焊药配方(％)TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+MgC49.13.61.51.50.41.04.50.07MnSiCrMoVTiBFe15.32.58.74.41.31.30.064.77其熔敷金属化学成分见表5-3，不同回火参数下的力学性能见表5-4：表5-3：熔敷金属化学成分(％)CSiMnPSCrMoV0.0270.3320.8480.0090.0061.160.4380.240表5-4：不同回火参数下的力学性能上述实验可见，本发明药芯焊丝熔敷金属的碳含量降低到极低碳水平(C≤0.03％)及P、S等杂质的含量也控制在较低的水平(P≤0.010％，S≤0.010％)，在不同的回火参数下均能获得优异的机械性能，大大提高1Cr-0.5Mo-V电站铸钢件补焊材料的性能和品质。以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。当前第1页1 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