本发明属于金属材料领域，涉及一种高耐蚀焊丝，特别是一种适用于抗高温抗腐蚀的堆焊焊丝用埋弧焊丝。
背景技术：
：纸浆厂的硫酸盐回收锅炉系统在承受高温高压的同时，还承受化学腐蚀溶液和蒸汽的侵蚀。因此，常常在重要关键部位的管道上，进行表面处理以提高抗腐蚀性能，在延长寿命的同时也确保安全。目前常用的堆焊修补材料以12-18％cr为主。近年来为提高运行效率，锅炉运行温度和压力在不断提升，这也导致锅炉管的腐蚀速度在加剧。据报道，在现行运行环境中，采用12-18％cr堆焊材料的锅炉管的腐蚀速度可达0.3mm/年，这给设备安检和维护带来严峻挑战。当cr添加量超过18％以后，针对不同腐蚀介质的抗腐蚀能力出现分化，甚至出现了倒退现象。工业上常常采用添加6％以上的镍元素来综合此作用，比如在化工领域应用的超级不锈钢虽然采用了超过18％的cr元素，但同时也添加了6-15％的镍元素。虽然抗腐蚀得到了进一步提高，但是在显著增加合金成本的同时，也增加了加工和制造成本。从耐蚀性角度考虑，不锈钢sus304和310可为备选材料，但强度偏低限制了其应用，同时成本也较高。技术实现要素：本发明的目的在于上述回收锅炉提供一种高耐蚀的堆焊材料。使用本发明焊丝所得的堆焊熔敷金属耐蚀性好，高温持久强度高。为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：含cr高耐蚀堆焊焊丝，其化学成分为(质量百分比)：c≤0.1，si0.2-0.8，mn0.8-1.5，p≤0.02，s≤0.02，cr21-30，nb0.5-1.5，al0.05-0.5，ti0.1-0.5，余量为铁及不可避免的杂质。该焊丝还含有ta，zr或ce元素中的一种或者以上，含量在0.05-0.2％。c元素是提高强度最有效的元素，能有效提高堆焊层硬度和强度，但过高的c含量会恶化焊接性能，所以c含量不宜过高，宜控制≤0.1％。当其含量在0.04-0.1％之间时，效果更好。si一方面可以通过固溶强化来提高堆焊层硬度和强度，另一方面在堆焊过程中与mn起到联合脱氧的作用，从而提高对焊接工艺性能。当其含量低于0.2％时，堆焊工艺性能较差，使得堆焊层表面不平，且容易引起表面麻点等缺陷；当其含量超过0.8％时，会增加焊接裂纹倾向，导致冷裂纹产生。因此，si含量宜控制在0.2-0.8％之间。当其含量在0.35-0.7％之间时，效果更好。mn主要用于提高堆焊层强度。在细化堆焊层组织的同时，也提高了抗裂纹和气孔的能力。当其含量低于0.8％时，提高强度效果不明显；当其含量超过1.5％时，易于在堆焊层形成大量mns夹杂，从而增加在高温服役过程中由于氢气的渗入而导致开裂和失效。因此，mn含量宜控制在0.8-1.5％之间。当其含量在1.0-1.3％之间时，效果更好。cr是本发明中重要元素，可有效提高抗co2,h2和酸碱溶液的腐蚀能力，并同时可提高高温强度。当其含量低于21％时，其提高耐蚀性不明显；当其含量超过30％时，会使得堆焊层硬度过高、从而影响冷裂纹敏感性。因此，含量宜控制在21-30％之间。当其含量在23-28％之间时，效果更好。nb是本发明中重要元素，一方面用于细化堆焊层微观组织结构，降低焊接裂纹敏感性；另一方面与碳结合形成碳氮化物，在增加高温强度的同时，也降低了cr的碳氮化物的形成、降低抗腐蚀性能。当其含量低于0.5％时，效果不明显；当其含量超过1.5％时，会增加堆焊层的焊接裂纹敏感性。因此，含量宜控制在0.5-1.5％之间。当其含量在0.8-1.3％之间时，效果更好。al是本发明中重要元素，一方面通过在堆焊层熔敷金属中形成一定量的氧化物颗粒来提高高温强度，同时一部分以固溶态存在的金属元素则可以提高堆焊层的腐蚀性能。此外，al元素添加可改善堆焊层形状和表面质量，从而提高堆焊工艺性能。当其含量低于0.05％时，形成氧化物颗粒的数量有限、提高高温强度作用不明显；当其含量超过0.5％时，形成的氧化物颗粒容易聚集长大，不利于高温强度改善，同时也不利于堆焊工艺性能提高。因此，含量宜控制在0.05-0.5％之间。当其含量在0.1-0.4％之间时，效果更好。ti是强脱氧剂、脱氮剂，也是强碳氮化物形成元素。适量ti的加入能在焊缝中形成细小难溶且弥散分布的化合物(tio，tin)质点，促进针状铁素体形核，细化焊缝组织，有效增加焊缝的强度及韧性；同时，剩余的ti也会与碳相结合生成碳化物，从而避免cr的碳化物形成，从而影响耐蚀性能。当其含量低于0.1％时，效果不明显；当其含量超过0.5％时，会造成堆焊层粘度过高、影响堆焊层的成型性。因此，含量宜控制在0.1-0.5％之间。当其含量在0.2-0.4％之间时，效果更好。ta或ce等元素都具有较好的细化晶粒作用，可在堆焊层熔敷金属中形成大量细小的氧化物质点，一方面可促进焊缝针状铁素体形核、提高韧性，另一方面可提高高温强度。当含量低于0.05％时，效果不明显；当含量超过0.2％时，形成的氧化颗粒易于集聚，从而破坏堆焊层质量。因此，含量控制在0.05-0.2％之间。p，s作为杂质元素应控制在合理范围，本发明中，控制其含量p≤0.02，s≤0.02。本发明焊丝经过电炉或转炉冶炼、连铸、轧制、拉拔、等工序制成，可制成直径0.8-5.0mm的盘装、桶装或棒状焊丝。另外，本发明焊丝用于堆焊焊接，可适应于气体保护焊、钨极氩弧焊或等离子焊接。堆焊层耐蚀性能优异、高温强度优异、成型美观。与现有技术相比，本发明焊丝的有益效果至少在于：1.采用新型高cr的nb-al-ti成分设计，在大幅提高高温耐蚀性能的同时，也兼顾了堆焊层的高温强度，以及抗裂纹能力；2.添加ta或ce在堆焊层中得到了一定量均匀分布的氧化物颗粒，提升了服役过程中的抗裂纹能力，以及腐蚀性能；3.本发明焊丝耐蚀性能优异，可将现有产品的年均腐蚀厚度从0.2-0.3mm降低到0.1mm以下。具体实施方式以下结合优选实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。采用炼钢、连铸制得钢坯；经过高速无扭转轧机轧制得到盘条；然后经过拉拔等工艺制得直径焊丝，化学成分见表1。在8mm厚锅炉管道母材上进行堆焊试验，工艺参数见表2；其中实施例1-3采用气体保护焊接方法进行堆焊，实施例4-6采用钨极氩弧焊接方法进行堆焊，实施例7-9采用等离子喷涂方法进行堆焊。堆焊结束后，进行耐蚀性能、工艺性能和力学性能测试，结果见表3和4。实施例1-3：焊丝化学成分见表1，直径为1.2mm，焊接工艺见表2。堆焊层性能见表3和4。实施例4-6：焊丝化学成分见表1，直径为1.6mm，焊接工艺见表2。堆焊层性能见表3和4。实施例7-9：焊丝化学成分见表1，直径为2.0mm，焊接工艺见表2.堆焊层性能见表3和4。对比例1-3：对比例1，2和3的焊丝化学成分见表1。对比例1，2和3所用焊丝规格，焊接工艺分别等同于实施例1，4和7。堆焊层性能见表3和4。通过以上实施例可知，采用本发明焊丝进行堆焊可使得堆焊层的耐蚀性提高2倍以上，同时堆焊层的高温强度强且稳定性强。表1实施例焊丝的化学成分(wt.％)表2实施例堆焊焊接工艺表3实施例焊丝的耐蚀性能试样2年模拟服役环境测试结果(厚度减薄量；mm/年)现有焊丝18％cr0.22实施例10.068实施例20.085实施例30.078实施例40.092实施例50.046实施例60.052实施例70.095实施例80.084实施例90.066对比例10.21对比例20.16对比例30.18表4实施例力学性能和工艺性能当前第1页12