[发明专利]耐热高温镍基合金焊丝及焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接材料和工艺技术领域，主要涉及一种用于镍基合金体系中耐热高温合金修复或者焊接制造以及耐热高温合金与碳钢、不锈钢等异种钢的焊接中，尤其适用于光亮退火马弗炉的制造与修复。

背景技术

在ASME标准中5.14（Specification for Nickel and Nickel Alloy Bare Welding Electrodes and Rods）相关的镍基合金焊丝标准ERNiCrFe-11成分为：C≤0.1%，Mn≤1.0%，Si≤0.5%，Cr 21-25%，Al1.0-1.7%，Ni58-63%，S≤0.015%，P≤0.03%，余者为Fe，以及其他不可避免的杂质元素。

中国专利94102564公开了一种镍基合金，其化学成分（重量％）为：Cr20～35％，Cu（或Si）0.5～1.5％，RE（稀土）0.01～0.3％，C0.01～0.2％，Fe＜2％，余为Ni。１２００℃高温下仍具有良好的高温抗氧化性和耐熔融玻璃腐蚀性，主要用于制造偶丝。

中国专利200910076328.0公开了一种薄层铁镍基合金碳钢复合管焊接方法，在复合管端部加工台阶；在台阶表面采用氩弧焊堆焊和修磨堆焊层；加工坡口；采用钨极氩弧焊沿焊缝管周均匀点焊三点定位，采用钨极氩弧焊在根部打底焊；采用手工电弧焊在第二层打底焊上部进行填充焊接和盖面焊接；焊接材料化学成分重量百分比为C：0.02～0.1％，Si：0.2～1.0％，Mn：1.0～2.2％，Cr：20.0～31.5％，Ni：40.0～60.0％，Mo：8.0～14.5％，Cu：0.5～2.5％，Co：0～5.0％，Nb：0.3～4.2％，剩余量为Fe。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐热高温镍基合金焊丝及焊接方法，该焊丝及焊接方法能应用在光亮退火马弗炉修复制造过程中，满足一定的耐高温运行条件要求。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种耐热高温镍基合金焊丝，其化学成分质量百分比为：C 0.005-0.05%，Mn 0.05-0.8%，Si 0.05-0.5%，Cr 23-24%，Al 0.2-0.4%，Ti 0.1-0.2%，且Al/Ti=2，Ni 60-64%，S 0.001-0.005％，P 0.001-0.01%，余者为Fe，以及其他不可避免的杂质元素。

一种耐热高温镍基合金焊丝的焊接方法，是基于上述焊丝成分，以气体保护焊为主的弧焊，焊接电流70-150A，电弧电压为10-18V，焊接速度为150-220mm/min，层间温度控制在100℃以内。

所述焊接方法得到的熔敷金属具有如下性能指标：屈服强度（ ）≥380MPa、抗拉强度（）≥680MPa、延伸率（）≥37%、冲击韧性（，20℃）≥100J/cm²。

本发明的焊接材料采用Ni-Cr-Fe 合金系统，在严格控制S、P元素含量的基础上，适当加入少量的Ti、Al元素。本发明的焊接工艺采用弧焊（气体保护焊为主），焊丝直径为1.6或2.4mm。

C是耐热高温合金体系中强化元素最具有性价比的强化元素之一，因此，一定C含量是必不可少的。但同时，对于弧焊工艺而言，在熔融高温作用下，过饱和的C元素，将与合金体系中的Fe、Cr、Ti等元素结合，形成M₂₃C₆和块状的TiC等碳化物，不但由于固溶基体中Cr含量的降低，金属的腐蚀性能下降，而且根据焊缝热裂纹产生的机理，即由于晶粒间界面结合力弱于晶间结合强度的时候，在焊缝冷却过程中的拉伸应力的作用下，将产生裂纹，而间隙原子C是产生热裂纹的主要影响元素之一，因此为了避免或者降低焊缝金属热裂纹的敏感性，控制C含量在0.05%以内。