[发明专利]耐热钢埋弧焊丝及焊剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊丝及焊剂，尤其涉及一种用于550MPa级耐热钢焊接用的埋弧焊丝及焊剂。

背景技术

耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、工业炉、动力机械和航空、石油化工、核电等工业部门中在高温下工作的零部件。目前，耐热钢的使用温度范围为200～1300℃，工作压力为几兆帕到几十兆帕，工作环境十分复杂。所以现在的耐热钢焊接材料除要求高温强度外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。国内在耐热钢埋弧焊丝、焊剂以及焊接工艺存在着较大的不稳定性，热裂问题等时有发生，对于压力容器尤其是航空、核电工业等方面的危害尤其严重，急需改进。

目前市场上常用的高强耐热钢埋弧焊丝和焊剂，很难满足在不同的热处理条件下在高温时都具有良好的力学性能。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种耐热钢埋弧焊丝及焊剂，在高温条件下，该焊丝和焊剂具有优良的韧性、可加工性和焊接性，并能在不同的热处理条件下都具有良好的力学性能。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种耐热钢埋弧焊丝及焊剂，所述焊丝中各成分相对该焊丝的重量百分比分别为：

C：0.07～0.15％；

Si：0.05～0.30％；

Mn：0.45～1.0％；

P：0～0.010％；

S：0～0.010％；

Cr：1.00～1.75％；

Mo：0.45～0.65％；

Cu：0～0.15％；

余量为铁及其他不可避免杂质；

所述焊剂由以下原料经高温烧结而成，并且各原料占该焊剂原料总量的重量百分比分别为，

CaF₂：10～30％；

MgF₂：5～15％；

CaO：5～20％；

MgO：10～25％；

Al₂O₃：10～30％；

SiO₂：5～15％。

耐热钢埋弧焊丝采用这种化学配比和配有合适的焊剂，使焊缝熔敷金属可以保证有良好的综合力学性能，并在化学性能，理化性能，耐热性能等指标上使焊缝熔敷金属与母材达到最佳匹配。

对于耐热钢焊接材料，需要有耐高温能力，同时又要有足够的强度，即热强性。一般通过添加一定量的合金元素实现此目的。对于焊丝来说其各种合金元素的搭配非常重要，下面就对本发明中各类合金金元素的作用加以说明：

C  为提高钢的热强性需要形成稳定的第二项，主要是碳化物相，因此，为提高热强性需要适当提高碳含量，如能同时加入强碳化物形成元素Nb、Ti、V等就更有效。但钢中碳含量增加，会降低钢的塑性和可焊性。因此除强度要求较高的钢中外，一般奥氏体型耐热钢中的碳含量都控制在较低的范围内。本发明中碳的质量分数控制在0.070-0.15％之间。

Cr  在高温下能促使金属表面生成致密的钝化膜，防止继续氧化，能够提高钢的抗氧化性和抗高温气体腐蚀，并能提高耐热钢的热强性。可见铬元素是耐热钢具备强大耐热性能所必不可少的元素之一。本发明中铬元素含量控制在1％-1.75％。

Si  能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的强度和硬度，也是耐热钢中抗高温腐蚀的有益元素，但是，Si能降低钢的焊接性，因为Si与氧的亲和力比铁强，在焊接时容易生成低熔点的硅酸盐，增加熔渣和熔化金属的流动性，引起喷溅现象，影响焊缝质量。因此，Si的含量不宜过高，本发明埋弧焊丝的Si含量较低。但由于焊剂中SiO₂的存在，会对焊缝有一定的增Si作用，提高了脱氧能力也使熔池具有一定的流动性。本发明Si元素的质量分数控制在0.05-0.30％。

Mn  锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，它使钢形成和稳定奥氏体组织的能力仅次于镍，以锰代镍的耐热钢，有广泛的用途。锰对钢的高温瞬时强度虽有所提高，但对持久强度和蠕变强度则没有什么显著的作用。本发明的锰含量控制在0.45-1.0％。

Mo  加入钢中能提高淬透性，Mo能耐蠕变，耐点蚀，耐海水腐蚀。本发明埋弧焊剂Mo的含量为0.45-0.65％。