一种超超临界火电机组用马氏体耐热钢焊条及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超超临界火电机组用马氏体耐热钢焊条及其制备方法，由焊芯和药皮构成，采用新型CaCO

【技术实现步骤摘要】
一种超超临界火电机组用马氏体耐热钢焊条及其制备方法
本专利技术属于焊接材料领域，特别涉及一种超超临界火电机组用马氏体耐热钢焊条及其制备方法。
技术介绍
随着近年来国民经济的快速发展所带来的对电力的大量需求，相关部门和企业迫切需要提高电站建设和运行的效率、降低成本同时兼顾环境保护。在这种条件下发展超超临界锅炉机组已成为电站建设的主导方向。而新型马氏体耐热钢G115，在620～650℃温度段具有优异的组织稳定性和持久强度，其持久强度是P92钢的1.5倍，同时其抗高温蒸汽氧化腐蚀性能优于P92钢，优良的性能将被应用于超超临界锅炉高温高压部件等领域。故其相匹配焊接材料的研发显得尤为重要。尤其是焊材需要和母材具有相同的高温持久强度、抗高温蠕变性能、以及良好的接头韧性和抗裂性等，对研发工作提出更高要求。我国自主研发的新型马氏体耐热钢G115可用于大口径锅炉管制造，成为未来我国630℃和650℃超超临界燃煤示范电站主蒸汽管道的首选材料。众所周知，高的强度和硬度是马氏体钢最显著的机械特性，但马氏体组织相对于铁素体和奥氏体，其塑性和韧性相对较差，且因其具有相对较高的C含量而焊接性相对较差，且对氢致裂纹较为敏感。新型马氏体耐热钢G115用于大口径锅炉管，焊接接头强度、塑性、韧性与母材的匹配是限制超超临界火电机组的使用寿命和质量的瓶颈所在，因此开发同时具有高强度、高蠕变性且具有与母材相当甚至有富于韧性的配套焊材是目前G115钢火电机组推广亟待解决的问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种超超临界火电机组用马氏体耐热钢焊条，采用新型CaCO3-CaF2-K3AlF6渣系，具有优异的管道全位置焊接工艺性能，电弧强而稳定、焊缝浸润角适中、脱渣优良且焊缝成型美观。且焊后熔敷金属除了与母材具有相近的高强度、高持久度外，还具有极低氢(扩散氢H＜2)和高韧性的特性。本专利技术的技术方案是：一种超超临界火电机组用马氏体耐热钢焊条，由焊芯和药皮构成，药皮涂敷于焊芯外壁，所述焊芯采用G115同质焊芯，所述药皮占焊条总重量系数的0.38～0.52；(a)以焊芯总重量为基准，按重量百分比计，所述焊芯的组分如下：C：0.08～0.10％；Si：0.25～0.45％；Mn：0.45～0.65％；P：≤0.005％；S：≤0.003％；Ni：0.30～0.62％；Cr：8.0～9.5％；Co：2.7～3.2％；W：Co：2.7～3.2％；V：0.15～0.25％；Nb：0.02～0.04％；N：≤0.01％；B：0.008～0.012％；Fe：余量。(b)药皮采用新型CaCO3-CaF2-K3AlF6渣系，以焊药总重量为基准，按重量百分比计，所述药皮的组分如下：大理石：12～22；碳酸钡：4～16％；氟化钙：6～18％；氟化镧：3～15％；钾冰晶石：8～20％；金红石：3～8％；钛白粉：1～2.5％；金属锰：2.5～4％；硅铁：2～5％；钛铁：2～4％；藻酸盐：0.5～1.5％；铁粉余量。其中，以重量百分比计，所述超超临界火电机组用马氏体耐热钢焊条的熔敷金属的组分包括：C：0.07～0.12％；Mn：0.5～1.2％；Si：≤0.5％；P：≤0.008％；S：≤0.005％；Ni：0.28～0.52％；Cr：8.0～9.5％；Co：2.6～3.5％；W：Co：2.7～3.5％；V：0.15～0.26％；Nb：0.02～0.06％；N：0.005～0.025％；B：0.006～0.018％；Fe：余量。本专利技术还提供所述超超临界火电机组用马氏体耐热钢焊条的制备方法，包括以下步骤：1)将药皮各组分按比例混合均匀；2)加入药粉总成分重量20～30％的粘结剂，搅拌混合均匀后，以油压式涂装机以12～15Mpa的压力将药粉均匀涂覆于焊芯上；所述粘结剂采用自主调配并加入有耐吸潮添加剂的Li-Na混合水玻璃，所述粘结剂特征如下；a)Li-Na混合水玻璃参数：Li2O/Na2O＝(1～1.5)∶10，模数为2.90～3.30，浓度为33～38Be；b)耐吸潮添加剂成分为：氧化钙：10～38％；硼酸：3～8％；氧化铝：5～30％；石英砂：3～20％；氧化锌：5～15％；以上原料粒度均在8～20μm；c)将耐吸潮添加剂按质量分数8～15％的比例投入Li-Na混合水玻璃中，充分搅拌混合均匀后经80℃加热2h，即得到本专利技术所用焊条粘结剂；3)将上述压制好的湿焊条经低、高温烘焙而成，低温烘焙温度为80～100℃*2h，高温烘焙温度为350～400℃*1h。本专利技术创新冶炼的G115同质焊芯，其在专利CN106346167A和CN106425158A的基础上经反复冶炼调整去除了元素Cu，添加合金Ni，并适量提高合金Si含量，且将元素B限定在更精准的范围，以获得焊接冶金及热处理后更均匀细致的回火马氏体组织，使焊缝得到最佳的强度和韧性匹配，大大提高了熔敷金属的韧性(本专利技术焊条在20℃的常温冲击KV2≥100J)，这对于G115钢用配套焊条是显著的突破。本专利技术采用新型CaCO3-CaF2-K3AlF6纯碱性渣系，此渣系特别适用于G115管道全位置焊接，焊渣流动性及表面张力适中，铁水浸润角合适，焊渣覆盖均匀且薄而松散，脱渣优异，焊缝成型平整、美观。且此渣系脱氧较强、焊缝氧含量较低，此为焊缝高韧性的关键因素之一。本专利技术的粘结剂采用自主调配并加入有耐吸潮添加剂的Li-Na混合水玻璃，此粘结剂经烘干后会在焊条表面固化并形成一层致密的保护膜，使焊条具有极佳的耐吸潮性和极低的扩散氢，经检测本专利技术的焊条扩散氢H＜2，此为本专利技术超低氢、高韧性的主要原因。本专利技术中焊条药皮的作用主要是造气、造渣、脱氧和向焊缝过渡合金等，具体分析本专利技术中药皮主要组分在焊条中各自发挥的作用如下：焊条中碳酸盐(本专利技术包括大理石和碳酸钡)的主要作用为造渣和造气，分解产生的CaO系碱性氧化物，能提高熔渣碱度，细化熔滴，并具有脱S、P的作用，提高焊缝金属的抗裂纹能力，还有调节熔渣熔点、粘度、表面和截面张力的作用。本专利技术中碳酸盐的含量控制在16～38％；本专利技术中氟化物，本专利技术主要为氟化钙、氟化镧和钾冰晶石，可调节渣的熔点，对降低焊缝气孔，改善熔渣的物理性能，改善焊缝成型、脱渣等起关键作用，由于本专利技术的焊条的焊缝金属的合金含量较高，液态金属的表面张力较大，流动性差，焊缝成形变差，焊缝中气体不易逸出，从氟化钙、氟化镧和钾冰晶石等得到的氟化物可以降低液态金属的表面张力，有调整熔融焊渣的黏性改善焊渣覆盖性的效果，使得焊缝成型美观，降低焊缝形成气孔的缺陷。本专利技术焊条中氟化物的含量为17～53％；金红石的主要成分是TiO2，其主要作用是稳弧、造渣、能够调节熔渣的熔点、粘度、表面张力和流动性，改善焊缝成型、减小飞溅；且热脱渣性好，能使焊接电弧稳定，熔池平静，可细化过渡熔滴，使金属以细雾状过渡，方向焊接性好，改善美化焊缝成形，确保熔渣覆盖性，但过量使用会使药皮熔点偏高，形成较深套筒，也容易使机械性能下降，故本专利技术中其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超超临界火电机组用马氏体耐热钢焊条，由焊芯和药皮构成，药皮涂敷于焊芯外壁，其特征在于，所述焊芯采用G115同质焊芯，所述药皮占焊条总重量系数的0.38～0.52；/n(a)以焊芯总重量为基准，按重量百分比计，所述焊芯的组分如下：C：0.08～0.10％；Si：0.25～0.45％；Mn：0.45～0.65％；P：≤0.005％；S：≤0.003％；Ni：0.30～0.62％；Cr：8.0～9.5％；Co：2.7～3.2％；W：Co：2.7～3.2％；V：0.15～0.25％；Nb：0.02～0.04％；N：≤0.01％；B：0.008～0.012％；Fe：余量；/n(b)药皮组成采用CaCO

【技术特征摘要】
1.一种超超临界火电机组用马氏体耐热钢焊条，由焊芯和药皮构成，药皮涂敷于焊芯外壁，其特征在于，所述焊芯采用G115同质焊芯，所述药皮占焊条总重量系数的0.38～0.52；
(a)以焊芯总重量为基准，按重量百分比计，所述焊芯的组分如下：C：0.08～0.10％；Si：0.25～0.45％；Mn：0.45～0.65％；P：≤0.005％；S：≤0.003％；Ni：0.30～0.62％；Cr：8.0～9.5％；Co：2.7～3.2％；W：Co：2.7～3.2％；V：0.15～0.25％；Nb：0.02～0.04％；N：≤0.01％；B：0.008～0.012％；Fe：余量；
(b)药皮组成采用CaCO3-CaF2-K3AlF6渣系，以焊药总重量为基准，按重量百分比计，所述药皮的组分如下：大理石：12～22；碳酸钡：4～16％；氟化钙：6～18％；氟化镧：3～15％；钾冰晶石：8～20％；金红石：3～8％；钛白粉：1～2.5％；金属锰：2.5～4％；硅铁：2～5％；钛铁：2～4％；藻酸盐：0.5％～1.5％；铁粉余量。


2.根据权利要求1所述的超超临界火电机组用马氏体耐热钢焊条，其特征在于，以重量百分比计，所述超超临界火电机组用马氏体耐热钢焊条的熔敷金属的组分包括：C：0.07～0.12％；Mn：0.5～1.2％；Si：≤0.5％；P：≤0.008％；S：≤0.005％；Ni：0.28～0.52％；Cr：8.0～9.5％；Co：2.6...

【专利技术属性】
技术研发人员：周峙宏，王登峰，程浩，成双，
申请(专利权)人：昆山京群焊材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32