[发明专利]HR3C不锈钢焊接用钨极氩弧焊丝

说明书

技术领域

本发明属于材料加工工程中的焊接领域，具体涉及一种用于焊接火力发电厂超临界/超超临界机组锅炉过热器和再热器部件用HR3C不锈钢的钨极氩弧焊丝。

背景技术

HR3C属新型耐热奥氏体不锈钢，是日本研究开发的用于超临界/超超临界机组锅炉过热器和再热器的耐热部件用钢。HR3C以其较高的热稳定性和抗氧化性，已广泛应用于600℃以上高温运行的超超临界机组。按照相关标准规程规定，选择焊接材料时应首选同质焊接材料。然而，尚未见与HR3C钢相匹配的焊接材料的相关研究报道。目前，大多施工单位选用镍基焊接材料替代同质焊接材料进行HR3C钢的焊接，导致焊接接头早期失效，从而对机组的运行留下安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，而提供一种具有与HR3C钢相近的力学性能及化学成分的钨极氩弧焊丝。

本发明所提供的HR3C不锈钢焊接用钨极氩弧焊丝的化学成分及其含量为(质量百分比)：C：0.06～0.10％、Si：0.20～0.50％、Mn：0.90～2.0％、S：0.002～0.010％、P：0.003～0.010％、Cr：18～27％、Ni：18～24％、Nb：0.20～0.64％、N：0.14～0.60％，再添加Cu：0.0～3.5％、Mo：0.0～1.21％、B：0.0～0.002％中的一种或几种，余量为Fe。

与现有技术相比较，本发明焊丝具有以下有益效果：力学性能满足要求，能够实现HR3C钢同质焊接，有效解决异质焊接焊接接头早期失效的问题。

以下结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

具体实施方式

下述施例中均通过如下工艺步骤制备HR3C不锈钢焊接用钨极氩弧焊丝：将原料按焊丝中的成分进行配料后，真空冶炼，镇锭，锻钢的开锻温度为1150℃，终锻温度为900℃，经十余道次轧制后再经1120℃的退火处理，将轧后盘条经多道次的拉拔，得到直径为2.0mm或2.5mm的HR3C不锈钢焊接用钨极氩弧焊丝。

实施例1

HR3C不锈钢焊接用钨极氩弧焊丝的化学成分及其含量为，以质量百分比表示：C：0.06％、Si：0.28％、Mn：0.92％、S：0.004％、P：0.008％、Cr：25.5％、Ni：19.0％、Nb：0.29％、N：0.18％、Cu：2.50％、B：0.001％，余量为Fe。

实施例2

HR3C不锈钢焊接用钨极氩弧焊丝的化学成分及其含量为，以质量百分比表示：C：0.076％、Si：0.24％、Mn：1.39％、S：0.006％、P：0.010％、Cr：26.18％、Ni：21.31％、Nb：0.38％、N：0.21％、Mo：1.11％、B：0.002％，余量为Fe。

实施例3

HR3C不锈钢焊接用钨极氩弧焊丝的化学成分及其含量为，以质量百分比表示：C：0.10％、Si：0.25％、Mn：1.5％、S：0.008％、P：0.006％、Cr：26.6％、Ni：20.1％、Nb：0.58％、N：0.19％、Cu：3.3％、Mo：0.81％、B：0.001％，余量为Fe。

将实施例1、2和3中所制备的焊丝按下述焊接规范制成试样后，按相关标准要求测定其熔敷金属的常温力学性能(如表1所示)和高温短时力学性能(如表2所示)。

焊接规范参数：试板尺寸：A3钢板，300mm×125mm×20mm，垫板厚度为10mm，根部间隙≥15mm。

焊接方法：钨极气体保护焊；焊接电流：100～120A；焊接电压：11～14V；焊接速度：50～100mm/min；层间温度：80～120℃；焊层厚度≤2.5mm；氩气流量8～15L/min。

表1熔敷金属的常温力学性能

表2熔敷金属的高温(650℃)短时力学性能

从表1和2中可看出，本发明所制备的钨极氩弧焊丝能够满足HR3C钢的实际焊接需要。