[发明专利]高强耐热钢气体保护实芯焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强耐热钢气体保护实芯焊丝，属于焊接材料领域，特别涉及抗拉强度≥700MPa的耐热钢气体保护焊丝。

背景技术

气体保护焊接已成为钢结构制造的一种主要高效焊接方法，目前在许多制造行业中，占有相当高的比例，随着各行各业产品更新换代，在耐热钢领域科技含量不断提高使用环境对材料和焊接接头的要求，更具有针对性。气体保护焊丝具有什么样的性能，直接关系到整个焊接结构的综合性能和安全，如力学性能、耐高温性能、抗蠕变性能和焊接工艺性能。

采用国家标准中的几种锰镍钼钢焊丝，有适用范围广的优点，但是在特定领域使用时效果并不显著，针对电站钢结构制造中用于锰镍钼钢焊接时，在制造过程中所得熔敷金属及焊接接头的蠕变强度、持久强度、持久塑性和高温组织稳定性等参数不够理想，难以减少电站设备长期使用中焊缝金属的脆变现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强耐热钢气体保护实芯焊丝，可解决压力容器，如：13MnNiMoA、DG50、15MnMoV钢等配套气体保护焊丝问题，解决其在长期使用中脆变的现象，可确保所得熔敷金属及焊接接头具有足够的蠕变强度、持久强度和持久塑性及良好高温组织稳定性，本发明的焊丝同时具有良好的焊接工艺性能和加工工艺性能，本发明除了C 、Mn 、Si 、S、 P 外，由于Cr、Ni 、Mo元素向焊缝金属中过渡，加上Ti元素细化焊缝晶粒，改善了焊缝金属的冲击韧性和较好的抗裂性，且能解决焊接600℃及以上工作的温度的高强度钢结构和对韧性有要求的压力容器，如：13MnNiMoA、DG50、15MnMoV等。

本发明技术解决方案是：高强耐热钢气体保护实芯焊丝，所述高强耐热钢气体保护实芯焊丝的化学成分及质量百分含量为C：0.10～0.15%、Mn：1.75～2.20%、Si：0.85～0.95%、S：0～0.015%、P：0～0.015%、Cu：0～0.20%、Cr：0.30～0.60%、Ni：1.50～2.50%、Mo：1.40～1.50%、V：0.05~0.20%、Ti：0.02~0.05%、Al：0.05~0.15%、Nb：0.04~0.20%；余量为Fe。在传统的实芯焊丝中，由于对电站钢结构制造中用于锰镍钼钢焊接时，在制造过程中所得熔敷金属及焊接接头的蠕变强度、持久强度、持久塑性和高温组织稳定性等参数不够理想，难以减少电站设备长期使用中焊缝金属的脆变现象，采用本发明的化学成分以及质量百分含量设置，能够使得熔敷金属及焊接接头的蠕变强度、持久强度、持久塑性和高温组织稳定性等参数稳定，杜绝了电站设备长期使用中焊缝金属的脆变现象，保证其使用寿命以及工作稳定性。

进一步所述S的质量百分比为0～0.014%；所述P的质量百分比为0～0.014%。S和P是一种有害杂质，随着硫含量的增加，将增大焊缝的热裂纹倾向，因此焊芯中硫的含量不得大于0.04％。在焊接重要结构时，硫含量不得大于0.03％，焊丝中低S、低P及降低焊缝中的氧主要是保证熔敷金属具有抗回火脆性和防止长期使用中的脆变现象，而且还有较高的塑性和抗裂性。国家标准中P、S≤0.0250%，相对本发明中S、P偏高，S、P含量偏高在特定的领域使用所得熔敷金属的抗裂性和塑性会有所降低，长期使用焊道的脆变现象也会显现，为改变在电站设备焊接使用中出现这一现象，本发明焊丝优选S、P均为0.012％，作为本发明的组分，控制此含量的S和P均能保证焊丝焊接时焊缝稳定，无裂纹，保证熔敷金属具有抗回火脆性和防止长期使用中的脆变现象。

进一步地，所述Nb的质量百分比为0.08~0.18%。Nb是铌，铌是最有效的细化晶粒微合金化元素，在控轧和正火等热处理过程中，它对延缓奥氏体再结晶和细化晶粒的作用极其强烈，这是铌的重要优点之一。在控轧和正火钢中铌用比较低的含量，即现在常用的0.05%左右即能起到显著的作用。在轧制温度低于950℃时，每道次标准变形量轧制后不会发生再结晶，这样得到的伸长奥氏体晶粒由于形核的晶界及亚晶界面积增加，就能相变成细小的晶粒。因此，对于低碳锰钢来说，通过加入少量的铌，就可以在普通轧机上实现控轧而达到晶粒细化。     在焊接领域中，加入铌元素，强化效果显著，铌的作用为硅的35-78倍、锰的41-87倍、铬的50-117倍、镍的87-175倍，可以代替2倍的钒或3倍的钛。本发明优选加入质量百分比为0.15%的铌，增加了焊接过程中材料的稳定性能，对于焊接的强化效果显著，使得电站钢结构制造中用于锰镍钼钢焊接稳定，电站的使用寿命更长。