专利名称：一种超低温焊接合金钢及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种超低温焊接合金钢及其生产方法，具体涉及一种超低温、高强度 细晶粒和更好的冷、热塑性的焊接材料的生产方法。
背景技术：
随着经济的飞速发展，人们对能源的需求越来越大，石油天然气的消耗快速增 长，相关的石油和天然气勘探、钻采、输送、加工等行业发展迅速。这些行业中大量使用镍 5钢作承压零件，根据工况条件的要求，尤其是对天然气的贮存器需要在-196°C的条件下 仍然具有良好的塑性和较高的低温冲击值指标，一般来说，使用镍5钢作为焊接材料可承 受-156°的低温并仍然具有良好的力学性能，原来最高_156°C，但对天然气贮存器的温度 要达到-196°C以下，用0Crl6Ni60M。16W4作为贮存器能满足要求，但用引进的镍9钢板和同 钢种来满足贮存器需要相应的配套焊接材料，就不能达到所研制的超低温下具有的冷、热 塑性性能要求。如何降低O Crl6Ni60Mnl6W4合金的晶间腐蚀倾向，控制合金中碳含量W(C) 和硅含量w (Si)，是保证天然气贮存器在低温下仍然具有良好力学性能的关键。
发明内容
针对以上不足，本发明的目的在于提供一种超低温钢焊接合金钢及生产方法，是 在0Crl6Ni60MQ16W4成分中添加稀土元素，并适当降低碳和硅含量，减少合金的晶间腐蚀倾 向，控制合金中碳含量w (C)和硅含量w (Si)，使得在-196°C的条件下仍然具有良好的塑性 和较高的低温冲击值的超低温焊接合金钢。本发明的另一个目的是提供一种制造上述合金钢的生产方法。本发明的技术方案是通过以下方式实现的一种超低温钢焊接合金钢，以重量百 分比计其化学成分为
C 0. 002-0. 03 Si 0. 02-0. 08 Mn 0. 3-0. 5 P 0. 001-0. 01 S 0. 001-0. 003 Cr 15. 5-16 Mo 16-16. 5 Ni 57. 5-58. 5 Cu 0. 01-0. 05 Fe 5. 4-5. 8 Al 0. 001-0. 3 Ti 0.1-0.4 0 0. 0001-0. 001 NO. 001-0. 003 W 3. 6-4. 2 V 0. 15-0. 2 Co 0. 1-0. 3 Re 0. 01-0. 1。所述的Re是Ce或La。本发明的生产方法依次包括以下工序为1 )熔炼、2)电渣重熔、3)锻造、4)轧钢、 5)拉拔，其特征在于
1)、熔炼
A、用上述比例的原料先投放Ni、Cr、Fe在1600— 1650°C下熔炼熔化后，加纯W、Co、V 熔化结束后，再加Mo、Mn ；
B、待熔化结束后，用电磁充分搅拌，取样分析元素成分，并加Al、Ti、烯土进行脱氧造 渣，脱氧造渣时降低钢温，钢温控制在1520 - 1550°C，待分析结果符合要求，精炼至渣白， 提高出钢温度至1580°C，并浇注出钢至钢包，钢水浇注温度控制在1480 - 1500°C之间；
4C、脱钢模时，待钢液全部凝固，20分钟后卸模，即为电极棒；
2)、电渣重熔
A、电渣渣量配比；
B、电极棒熔化先加电极棒，装好结晶器，加好引弧剂，通入电压42伏，电流为2200-2800A，引弧后加入上述电渣渣量，将渣料熔化在电炉中，待渣熔化后，稳定以上电流，进入 熔化状态，将电极棒熔化，等结晶器钢液到设定区域后停电，冷却10分钟后，钢脱膜形成钢 锭；
所述的电渣渣量配比为铝粉25g、铝氧粉230g、石灰100g、镁粉100g、萤石粉1240g、 钛白粉25g，
3)、锻造
入炉时温度小于7000C，用1. 5小时将炉温升至1200 — 12600C，恒温1小时，20分钟降 温至 1200°C 士20°C，锻造；
4)、轧钢
入炉时温度小于700°C，用1小时将炉温升至1240°C 士 10°C，保温1小时，半小时内降 温1210°C 士 10°C，开始轧制，成钢锭;
5)、拉拔
A、拉拔
B、加热退火将钢丝在1000°C温度下退火，1小时后升温至1200°C士20°C，保温1小 时，水冷；
C、碱煮将碱煮成分在温度480°C-550°c，时间15-30分钟的条件下，将经拉拔后的盘 丝、中丝、细丝或焊丝进行碱煮；
D、酸洗酸洗在酸池中配制酸液，材料必须全部浸入酸液中，浸泡时间为20分钟，出 料后用高压水枪冲洗干净；
所述的碱煮成分为=NaOH 80、NaNo3为20 ； 所述的酸液为25%硝酸，5-8%氢氟酸，其余为水；
E、烘干时间1小时、温度2500Cο本发明的有益效果在低温冲击性能类似于奥氏体不锈钢，即 使在焊接状态下，在-196 °C仍具有足够高的冲击性能。其力学性能
t)V Mpa: 792 m2/Mpa:358 δ/%68。耐腐蚀，在各种腐蚀介质中有良好的耐腐蚀性
能。降低硅含量可减少合金中金属间的沉淀数量，提高了合金晶间腐蚀性能，此外，合金的 加工成形性也有较大的改善。其特点是低C、低Si。在固溶状态下，具有良好的强度和塑 性。本发明进一步改善了耐晶间腐蚀性能，降低了合金中的碳含量和铁含量，去掉了 W，加 入了稳定化学元素Ti和稀土元素，更适合制造需要焊接的耐腐蚀设备，同时还具备更好的 冷、热塑性和耐低温冲击韧性。
具体实施例方式实施例一
一种超低温钢焊接合金钢，以重量百分比计其化学成分为
5C 0. 02 Si 0. 04 Mn 0. 3 P 0. 01 S 0. 002 Cr 15. 5 Mo 16. 4 Ni 57. 8619 Cu 0. 04 Fe 5. 5 Al 0. 005 Ti 0.4 0 0. 0001 N 0. 001 W 3. 6 V 0. 17 Co 0. 3 Ce 0. 05。实施例二
一种超低温钢焊接合金钢，以重量百分比计其化学成分为
C 0.03 Si 0.02 Mn 0.4 P 0.005 S 0.003 Cr 15. 5 Mo 16 Ni 58.47 Cu 0. 01 Fe 5. 4 Al 0. 1 Ti 0. 1 0 0. 0002 N 0. 002 W 3. 7 V 0. 1398 Co 0. 1 La 0. 02。本发明的生产方法依次包括以下工序为1 )熔炼、2)电渣重熔、3)锻造、4)轧钢、 5)、拉拔；
1、熔炼
A、用上述实施例比例的原料先投放Ni、Cr、Fe在1600 — 1650°C下熔炼熔化后，加纯W、 Co、V熔化结束后，再加Mo、Mn ；
B、待熔化结束后，用电磁充分搅拌，取样分析元素成分，并加Al、Ti、烯土进行脱氧造 渣，脱氧造渣时降低钢温，钢温控制在1520 - 1550°C，待分析结果符合要求，精炼至渣白， 提高出钢温度至1580°C，并浇注出钢至钢包，钢水浇注温度控制在1480 - 1500°C之间；
C、脱钢模时，待钢液全部凝固，20分钟后卸模，即为电极棒；
2、电渣重熔
A、电渣渣量配比铝粉25g、铝氧粉230g、石灰100g、镁粉100g、萤石粉1240g、钛白粉 25g，备用；
B、先加电极棒，装好结晶器，加好引弧剂，通入电压42伏，电流为2200- 2800A，引弧后 加入上述电渣渣量，将渣料熔化在电炉中，待渣熔化后，稳定以上电流，进入熔化状态，将电 极棒熔化，等结晶器钢液到设定区域后停电，冷却10分钟后，钢脱膜形成钢锭；
3、锻造
入炉时温度小于7000C，用1. 5小时将炉温升至1200 — 12600C，恒温1小时，20分钟降 温至 1200°C 士20°C，锻造；
4、轧钢
入炉时温度小于700°C，用1小时将炉温升至1240°C 士 10°C，保温1小时，半小时内降 温1210°C 士 10°C，开始轧制，成钢锭；
5、拉拔
A、拉拔①配模②拉拔操作按要求在线材外涂上已知润滑剂；拉拔出线后必须检查 表面质量，线径公差，每米电阻值符合要求才能上轴；在拉拔过程中应根据线径粗细控制速 度，经常测量线经，调整排线，每卸一轴必须重新穿皮，如发现不合格应及时更换模具；
B、加热退火将拉拔后的线材在1000°C温度下退火，1小时后升温至1200°C士20°C， 保温1小时，水冷；
C、碱煮碱煮成分％=NaOH 80、NaNo3为20、温度480°C _550°C，时间15-30分钟，将经 拉拔后的盘丝、中丝、细丝或焊丝进行碱煮；
D、酸洗在酸池中进行，配制酸液25%硝酸，5-8%氢氟酸，其余为水，材料必须全部浸 入酸液中，浸泡时间为20分钟，出料后用高压水枪冲洗干净；E、烘干时间1小时、温度2500C ；
6、碱煮碱煮成分以重量百分比计NaOH 80、NaNo3为20、温度480°C _550°C，时间 15-30分钟，将经拉拔后的盘丝、中丝、细丝或焊丝进行碱煮。 本发明是为了降低O Crl6Ni60Mnl6W4合金的晶间腐蚀倾向，控制合金中碳含量 w(C)(^0. 02%)和硅含量W (Si)(彡0. 08%)而发展起来的。降低含量可减少合金中碳化合物 的析出数量，降低硅含量可减少合金中金属间的沉淀数量，从而达到提高合金晶间腐蚀性 能的目的，此外，合金的加工成形性也有较大的改善。其特点是低C、低Si。在固溶状态下， 具有良好的强度和塑性。本发明进一步改善了耐晶间腐蚀性能，降低了合金中的碳含量和 铁含量，去掉了 W，加入了稳定化学元素Ti，更适合制造需要焊接的耐腐蚀设备，同时还具 备更好的冷、热塑性。在低温冲击性能类似于奥氏体不锈钢，即使在焊接状态下，在-196°C 仍具有足够高的冲击性能。
权利要求
一种超低温钢焊接合金钢，以重量百分比计，其特征在于其化学成分为C 0.002 0.03 Si 0.02 0.08 Mn 0.3 0.5 P 0.001 0.01 S 0.001 0.003 Cr 15.5 16 Mo 16 16.5 Ni 57.5 58.5 Cu 0.01 0.05 Fe 5.4 5.8 Al 0.001 0.3 Ti 0.1 0.4 O 0.0001 0.001 N 0.001 0.003 W 3.6 4.2 V 0.15 0.2 Co 0.1 0.3 Le 0.01 0.1。
2.根据权利要求1所述的一种超低温钢焊接合金钢，其特征在于所述的Le是Ce或La。
3.—种制造权利要求1所述的生产方法，以重量百分比计，依次包括以下工序1)熔 炼、2)电渣重熔、3)锻造、4)轧钢；5)拉拔，其特征在于1)、熔炼A、用上述比例的原料先投放Ni、Cr、Fe在1600— 1650°C下熔炼熔化后，加纯W、Co、V 熔化结束后，再加Mo、Mn ；B、待熔化结束后，用电磁充分搅拌，取样分析元素成分，并加Al、Ti、烯土进行脱氧造 渣，脱氧造渣时降低钢温，钢温控制在1520 - 1550°C，待分析结果符合要求，精炼至渣白， 提高出钢温度至1580°C，并浇注出钢至钢包，钢水浇注温度控制在1480 - 1500°C之间；C、脱钢模时，待钢液全部凝固，20分钟后卸模，即为电极棒；2)、电渣重熔A、电渣渣量配比；B、电极棒熔化先加电极棒，装好结晶器，加好引弧剂，通入电压42伏，电流为2200-2800A，引弧后加入上述电渣渣量，将渣料熔化在电炉中，待渣熔化后，稳定以上电流，进入 熔化状态，将电极棒熔化，等结晶器钢液到设定区域后停电，冷却10分钟后，钢脱膜形成钢 锭；3)、锻造入炉时温度小于7000C，用1. 5小时将炉温升至1200 — 12600C，恒温1小时，20分钟降 温至 1200°C 士20°C，锻造；4)、轧钢入炉时温度小于700°C，用1小时将炉温升至1240°C 士 10°C，保温1小时，半小时内降 温1210°C 士 10°C，开始轧制，成钢锭；5)、拉拔A、拉拔B、加热退火将钢丝在1000°C温度下退火，1小时后升温至1200°C士20°C，保温1小 时，水冷；C、碱煮将碱煮成分在温度480°C-550°c，时间15-30分钟的条件下，将经拉拔后的盘 丝、中丝、细丝或焊丝进行碱煮；D、酸洗在酸池中配制酸液，材料必须全部浸入酸液中，浸泡时间为20分钟，出料后用 高压水枪冲洗干净；E、烘干时间1小时、温度2500Cο
4.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于所述的工序2)中A电渣渣量配比为 铝粉25g、铝氧粉230g、石灰100g、镁粉100g、萤石粉1240g、钛白粉25g。
5.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于所述的工序5)拉拔C碱煮中所述的碱煮成分为=NaOH 80、NaNo3为20。
6.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于所述的工序5)拉拔D酸洗中所述 的酸液配比为25%硝酸，5-8%氢氟酸，其余为水。
全文摘要
一种超低温钢焊接合金钢及其生产方法，依次包括以下工序１)熔炼、2)电渣重熔、3)锻造、4)轧钢；5)拉拔，本发明，在低温冲击性能类似于奥氏体不锈钢，即使在焊接状态下，在-196℃仍具有足够高的冲击性能。其力学性能:。耐腐蚀，在各种腐蚀介质中有良好的耐腐蚀性能。
文档编号C21D8/00GK101906557SQ20101028194
公开日2010年12月8日 申请日期2010年9月15日 优先权日2010年9月15日
发明者杜晓良 申请人:江苏天业合金材料有限公司