本发明属于焊接材料领域，特别涉及一种超超临界火电机组用奥氏体耐热不锈钢电焊条。
背景技术：
：600℃以上高效超超临界火力电站的发展已是一种必然，高温段常用的材料是Super304H和HR3C等奥氏体耐热钢，要么抗高温氧化和腐蚀能力有限，要么高温持久强度不足，导致管子壁厚过大，材料成本和制造工艺难度增大。因此要建造623℃或更高温度的二次再热高效超超临界火电机组，并保证安全运行，必须完善和发展更高性能的奥氏体耐热钢。瑞典山特维克公司研发的Sanicro25钢可以应用于此，已通过ASME第I卷认证，在第I卷中关于锅炉建造的规范案例号为CodeCase2753并列入SA-213《锅炉过热器和热交换器用铁素体奥氏体合金钢无缝钢管》。其具有优良的高温性能，在高效煤粉燃烧蒸汽锅炉中使用时具有较高的蠕变强度、抗氧化性、组织稳定性及良好的加工制造性能；Sanicro25管可在700℃左右的高温下使用，因其在煤灰环境中具有优越的耐蚀性，所以它是再热器和过热器的理想材料；能提高锅炉运行效率到50％以上(现行锅炉运行效率为35～45％)，显著减少每千瓦发电量的CO2排放量。而对于这种新型奥氏体耐热不锈钢，国内暂无相匹配的焊接材料。因此，研制与Sanicro25钢相匹配的焊材，具有广泛的应用前景。技术实现要素：针对以上问题，本发明提供了一种超超临界火电机组用奥氏体耐热不锈钢电焊条，采用CaO-CaF2-SiO2渣系配方，熔敷金属主要成分为25％Ni-22％Cr-3％Cu-3％W-1％Co，焊接工艺性能良好，熔敷金属抗拉强度Rm≥720MPa，延伸≥35％，常温KV2≥50J。为达到以上技术目的，本发明的技术方案是，一种超超临界火电机组用奥氏体耐热不锈钢电焊条，由焊芯和药皮构成，药皮涂敷于焊芯外壁，所述焊芯采用合金芯线，药皮采用CaO-CaF2-SiO2渣系，合金元素采用焊条芯线过渡；按重量百分比计，其熔敷金属化学成分为：C0.03-0.10，Mn1.0-2.5，Si≤0.80，Ni24.0-26.0，Cr21.5-23.5，Mo1.5-2.5，Cu2.5-3.5，Nb0.30-0.60，W3.0-4.0，Co1.0-2.0，N0.15-0.30，余量为Fe及杂质。优选的，按重量百分比计，其熔敷金属化学成分为：C0.044-0.047，Mn2.05-2.08，Si≤0.47，Ni25.1-25.3，Cr22.1-22.5，Mo2.01-2.03，Cu3.36-3.43，Nb0.45-0.48，W3.85-3.89，Co1.53-1.56，N0.20-0.21，余量为Fe及杂质。优选的，按重量百分比计，其熔敷金属化学成分为：CMnSiNiCrMoCuNbWCoN0.0442.080.4225.222.12.033.430.483.891.530.20余量为Fe及杂质。优选的，按重量百分比计，其熔敷金属化学成分为：CMnSiNiCrMoCuNbWCoN0.0472.050.4725.122.52.013.360.453.871.550.21余量为Fe及杂质。优选的，按重量百分比计，其熔敷金属化学成分为：CMnSiNiCrMoCuNbWCoN0.0462.070.4525.322.42.013.390.473.851.560.20余量为Fe及杂质。在本发明焊条的化学成分中，对各化学元素的限定理由分别叙述如下：本发明焊条的成分中，C具有很强的强化作用，同时会显著降低材料塑性和韧性，当C＞0.1％时，随着含碳量的增加，钢的强度反而下降，而过低的C对高温持久强度不利，故C含量应限制在C0.03-0.10％。Mn元素具有良好的脱氧和脱硫效果，能有效地提高熔敷金属的强度，但Mn含量太高会降低组织的高温铁素体的稳定性，故其含量控制在1.0-2.5％为宜。本发明焊条中加入的Si是一种重要的脱氧剂，与Cr同时存在时还可以提高合金的高温抗氧化性能，一般控制在≤0.80％。Ni是奥氏体强化元素，能提高钢的淬透性，改善材料的断裂性能，尤其是冲击韧性，但过多的Ni使组织回火过程中马氏体稳定降低，所以Ni控制在24.0-26.0％为宜。Cr可以提高耐热钢的抗氧化性能和腐蚀性能；提高钢的高温持久强度和蠕变强度，固溶于基体起固溶强化作用；但Cr含量过高会降低持久强度，所以本发明Cr含量控制在21.5-23.5％。Mo能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力，本发明中Mo含量控制在1.5-2.5％。Cu能提高钢的强度和韧性，特别是大气腐蚀性能，但含量过高会降低钢的高温塑性，故Cu的含量控制在2.5-3.5％。本发明中Nb的含量控制在0.30-0.60％，从而保证焊缝金属具有优良的高温蠕变性能和理想的常温韧性。W能显著提高耐热钢的持久强度和蠕变极限，W的最佳量控制在3.0-4.0％。Co主要起固溶强化作用，在对Sanicro母材4000h蠕变试验后分析组织，未发现Co的化合物，说明Co依然处于弥散分布状态，因此建议适量添加Co含量，故本发明Co含量控制在1.0-2.0％。N是强烈的奥氏体形成元素，它对奥氏体的稳定性作用比Ni强20倍，过高的N会降低材料韧性，本发明中N控制在0.15-0.30％。其余为Fe和杂质。本发明的有益效果在于：(1)焊条采用CaO-CaF2-SiO2渣系，因而工艺性优良，电弧燃烧稳定，挺度和吹力较好，飞溅小，流动性良好，焊缝成型美观，焊后脱渣容易；(2)焊条能适用于全位置焊接；(3)焊条药皮含水率＜0.15％；(4)焊条熔敷金属抗拉强度Rm≥720MPa，延伸≥35％，常温KV2≥50J。(5)该焊条焊缝金属具有优良的长期高温蠕变强度。本发明的超超临界火电机组用奥氏体耐热不锈钢电焊条，采用CaO-CaF2-SiO2渣系配方，添加微量合金元素，熔敷金属主要成分为25％Ni-22％Cr-3％Cu-3％W-1％Co，焊接工艺性能良好，熔敷金属抗拉强度Rm≥720MPa，延伸≥35％，常温KV2≥50J。本发明经过成分配比设计及渣量配比，具有与母材相近的、优良的机械性能，因此特别适用于作为超超临界火电机组用奥氏体耐热不锈钢电焊条。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。一种超超临界火电机组用奥氏体耐热不锈钢电焊条，由焊芯和药皮构成，药皮涂敷于焊芯外壁，所述焊芯采用合金芯线，药皮采用CaO-CaF2-SiO2渣系，合金元素采用焊条芯线过渡；按重量百分比计，其熔敷金属化学成分为：C0.03-0.10，Mn1.0-2.5，Si≤0.80，Ni24.0-26.0，Cr21.5-23.5，Mo1.5-2.5，Cu2.5-3.5，Nb0.30-0.60，W3.0-4.0，Co1.0-2.0，N0.15-0.30，余量为Fe及杂质。实施例1：采用焊条生产行业内通用的制造工艺，按焊芯成分要求来选择焊芯，将药皮原料按比例进行配制并通过干混湿混制备出焊条涂料，把焊条涂料涂敷到焊芯上，使之成型：表1-1焊芯成分(单位：重量百分比)表1-2药皮成分配比(单位：重量百分比)大理石白云石萤石金红石云母硅铁锰铁铌铁铜粉铬粉镍粉钨粉铁铁1510165351474157余量表1-3熔敷金属的化学成分(单位：％)余量为Fe及杂质CMnSiNiCrMoCuNbWCoN0.0442.080.4225.222.12.033.430.483.891.530.20表1-4熔敷金属的力学性能实施例2：采用焊条生产行业内通用的制造工艺，按焊芯成分要求来选择焊芯，将药皮原料按比例进行配制并通过干混湿混制备出焊条涂料，把焊条涂料涂敷到焊芯上，使之成型：表2-1焊芯线成分(单位：重量百分比)CMnSiNiCrMoCuNbWCoN0.0113.520.08822.225.42.600.0170.0260.0070.0940.152表2-2药皮成分(单位：重量百分比)大理石白云石萤石金红石云母硅铁锰铁铌铁铜粉铬粉镍粉钨粉铁粉161117635.5146.54146.5余量表2-3熔敷金属的化学成分(单位：％)余量为Fe及杂质CMnSiNiCrMoCuNbWCoN0.0472.050.4725.122.52.013.360.453.871.550.21表2-4熔敷金属的力学性能实施例3：采用焊条生产行业内通用的制造工艺，按焊芯成分要求来选择焊芯，将药皮原料按比例进行配制并通过干混湿混制备出焊条涂料，把焊条涂料涂敷到焊芯上，使之成型：表3-1焊芯成分(单位：重量百分比)CMnSiNiCrMoCuNbWCoN0.0103.530.09122.325.32.610.0180.0240.0080.0950.150表3-2药皮配方(单位：重量百分比)大理石白云石萤石金红石云母硅铁锰铁铌铁铜粉铬粉镍粉钨粉铁粉1610175.52.5514.574147余量表3-3熔敷金属的化学成分(单位：％)余量为Fe及杂质CMnSiNiCrMoCuNbWCoN0.0462.070.4525.322.42.013.390.473.851.560.20表3-4熔敷金属的力学性能本发明的超超临界火电机组用奥氏体耐热不锈钢电焊条，采用CaO-CaF2-SiO2渣系配方，添加微量合金元素，熔敷金属主要成分为25％Ni-22％Cr-3％Cu-3％W-1％Co，焊接工艺性能良好，熔敷金属抗拉强度Rm≥720MPa，延伸≥35％，常温KV2≥50J。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 2 3