提高室温抗拉强度的不锈钢埋弧焊焊带的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的是一种焊接材料，特别是一种不锈钢埋弧焊焊带。
【背景技术】
[0002] AP1000和AP1400核电设备制造对焊接技术提出了许多新要求，例如，核一级设 备中压力容器、稳压器以及蒸发器下封头的不锈钢带极内壁堆焊需要考核拉伸性能，其焊 接方法为埋弧焊，焊接材料为EQ308L焊带+配套埋弧焊剂，其堆焊金属需要经历热处理 (热处理温度为595°C~620°C)，设计要求焊后和热处理后熔敷金属的室温抗拉强度均 多520MPa。现有焊接材料焊后和热处理后的抗拉强度不能满足技术要求，例如某企业曾使 用多种商业用EQ308L焊带+配套埋弧焊剂进行试验，在不同的焊接参数下，熔敷金属热处 理后抗拉强度范围为490MPa~520MPa，不能满足产品需求。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种和埋弧焊剂形成的熔敷金属焊后和热处理的各项指 标，尤其是室温抗拉强度指标能满足相关技术要求的提高室温抗拉强度的不锈钢埋弧焊焊 带。
[0004] 本发明的目的是这样实现的：
[0005] 本发明的提高室温抗拉强度的不锈钢埋弧焊焊带的质量百分数为：C< 0. 020， Si:0· 30-0. 65,Μη:1· 0-2. 5,S彡 0· 01，P彡 0· 025,Cr:19· 5-21. 0,Ni:9· 0-11. 0， Mo彡 0· 50,Cu彡 0· 50,Co彡 0· 05,N:0· 07-0. 20,其余为Fe。
[0006] 本发明提供了一种成分和性能满足AP1000和AP1400技术要求的不锈钢埋弧焊 焊带，其特点是该焊带和埋弧焊剂形成的熔敷金属焊后和热处理的各项指标，尤其是室温 抗拉强度指标依然满足相关技术要求。焊后和经热处理后，熔敷金属室温力学性能如下： Rn> 520MPa，Rp〇.2> 260MPa，A4> 35%。
[0007] 本发明焊带的合金类型是308L，对应的标准要求是美国标准ASMEII卷C篇 A5. 9-2007中的EQ308L焊带，其化学成分的具体要求见表1。标准对焊带的化学成分要求 基本一致，其共同特点是对N含量没有提出具体要求。造成现有商用埋弧焊EQ308L焊带+ 配套埋弧焊剂的熔敷金属室温抗拉强度不足的原因是焊带中提高强度的元素含量不足，尤 其是合金元素N含量的不足。现有焊带的N含量大多数小于0. 05%，其熔敷金属的抗拉强 度不足520MPa，不能满足AP1000和AP1400设备制造技术要求。本发明通过精确控制氮含 量，并适当控制其它影响强度的合金元素，提出了新的不锈钢埋弧焊焊带，其化学成分满足 合金308L的要求，焊后和热处理后熔敷金属室温抗拉强度也满足AP1000和AP1400的技术 要求，解决了工程难题。
[0008] 焊带中主要元素的作用如下：
[0009] C:固溶强化元素，可以提高奥氏体不锈钢焊缝强度。但随着含量增加，焊缝金属中 开始析出碳化物，降低焊缝的抗腐蚀能力。因此，C的含量应为< 0. 020%。
[0010] N:奥氏体形成元素。在不锈钢中可以通过固溶强化作用，提高焊缝强度。含量过 低，焊缝强度不够。含量过高，可能因焊缝中铁素体含量的不足，引起焊接热裂纹；也可能因 焊接过程中气体形态的N来不及排出，产生气孔或针状气孔等焊接缺陷。因此，N的含量应 在0.07% -0.20%范围内。
[0011] 本发明与现有技术相比，通过调整焊带的化学成分，尤其是控制N含量在适当的 范围内，有效地提高了熔敷金属的室温抗拉强度，使得熔敷金属各项性能满足技术条件，解 决了AP1000和AP1400核电设备制造中不锈钢带极埋弧内壁堆焊强度低的技术难题。
【具体实施方式】
[0012] 下面举例对本发明做更详细的描述。
[0013] 实施例1，不锈钢埋弧焊焊带分的质量百分数为：C彡0. 10,Si:0. 45,Mn:2. 23， S彡 0· 005，P彡 0· 01，Cr:19. 84，Ni:10. 42，Mo彡 0· 01，Cu彡 0· 01，C〇 彡 0· 01，N:0· 10,其 余为Fe。
[0014] 实施例2,不锈钢埋弧焊焊带分的质量百分数为：C彡0.，10,Si:0. 40,Μη:1. 71， S彡 0· 006，P彡 0· 01，Cr:20. 73，Ni:10. 14，Mo彡 0· 01，Cu彡 0· 01，C〇 彡 0· 01，N:0· 13,其 余为Fe。
[0015] 为了确定本发明的适用性，选择3种焊带进行试验，分别说明对比例和发明示例， 3种焊带的化学成分同时满足美国标准ASMEII卷C篇A5. 9-2007的技术要求，具体结果见 表1。
[0016] 试验用3种焊带的规格均为0.5X60mm，配套焊剂为SJ303HR烧结焊剂。焊接工艺 参数为：焊接电流700-800A，电弧电压25-27V，焊接速度140mm/min，层间温度< 177°C。分 别测量了焊后和热处理后熔敷金属力学性能和腐蚀性能。热处理工艺为：425°C以下入炉、 加热温度608°C、保温时间40小时、升降温速率为55°C/小时，425°C以下出炉空冷。腐蚀 试验按照ASTMA262E法的要求进行，3种熔敷金属均无晶间腐蚀倾向。按照WRC-92图法计 算了 3种熔敷金属的铁素体含量，计算结果见表2。
[0017] 表1焊带化学成分（wt% )
[0018]
[0019]
[0020] 表2恪敷金属试验结果
[0021]
[0022] 表2是对比例和发明示例烙敷金属焊后和热处理后的力学性能数据。从表2可见， 对比例的室温焊态抗拉强度仅为500MPa、室温热处理态抗拉强度为510MPa，不满足权利要 求，两个发明示例的室温焊态抗拉强度分别为540MPa和550MPa、室温热处理态抗拉强度分 别为530MPa和570MPa，强度有一定提高，且满足权利要求。
[0023] 比较表1中的化学成分可知，三个示例的C含量很低，且差别不大，对强度没有显 著影响；发明示例的N高于对比例，由前述的分析可知，这是发明示例熔敷金属抗拉强度提 尚的主要原因。
[0024] 对比表1和表2的数据结果可以发现，随着N含量的增加，熔敷金属抗拉强度增 加，说明适当控制N含量是提高本发明熔敷金属强度的主要手段。
【主权项】
1. 一种提高室温抗拉强度的不锈钢埋弧焊焊带，其特征是质量百分数为：c< 0. 020， Si:0· 30-0. 65,Μη:1. 0-2. 5,S彡 0· 01，P彡 0· 025,Cr:19. 5-21. 0,Ni:9. 0-11. 0， Mo彡 0· 50,Cu彡 0· 50,Co彡 0· 05,N:0· 07-0. 20,其余为Fe。2. 根据权利要求1所述的提高室温抗拉强度的不锈钢埋弧焊焊带，其特征是质量百分 数为：C彡 0· 10，Si:0· 45，Mn:2. 23，S彡 0· 005，P彡 0· 01，Cr:19. 84，Ni:10. 42，Mo彡 0· 01， Cu彡 0· 01，Co彡 0· 01，N:0· 10,其余为Fe。3. 根据权利要求1所述的提高室温抗拉强度的不锈钢埋弧焊焊带，其特征是质量百分 数为：C彡 0·，10，Si:0· 40，Mn:1. 71，S彡 0· 006，P彡 0· 01，Cr:20. 73，Ni:10. 14，Mo彡 0· 01， Cu彡 0· 01，Co彡 0· 01，N:0· 13,其余为Fe。
【专利摘要】本发明提供的是一种提高室温抗拉强度的不锈钢埋弧焊焊带。质量百分数为：C≤0.020，Si：0.30-0.65，Mn：1.0-2.5，S≤0.01，P≤0.025，Cr：19.5-21.0，Ni：9.0-11.0，Mo≤0.50，Cu≤0.50，Co≤0.05，N：0.07-0.20，其余为Fe。焊后和经热处理后，熔敷金属室温力学性能如下：Rm≥520MPa，Rp0.2≥260MPa，A4≥35％。与现有技术相比，提高了室温的抗拉强度，满足AP1000和AP1400核电设备制造要求。
【IPC分类】B23K35/30
【公开号】CN105252170
【申请号】CN201510607717
【发明人】徐锴, 顾国兴, 陈波, 黄逸峰, 邹力维, 景益, 王纯, 余燕, 郑庆铭, 张俊宝, 张昕
【申请人】机械科学研究院哈尔滨焊接研究所, 上海核工程研究设计院, 哈尔滨威尔焊接有限责任公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年9月22日