[发明专利]一种高韧性耐热钢焊条

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料制造技术领域，具体涉及一种高韧性耐热钢焊条，适合于1～1.25％Cr-0.5％Mo低合金耐热钢用。

背景技术

1～1.25％Cr-0.5％Mo低合金耐热钢在电站锅炉、压力容器、石油化工等领域具有广阔的应用市场，随着上述行业设备向大型化、高参数方向发展，对耐热钢材料及其配套的耐热钢焊材也提出了更高的要求，除了对室温及高温力学性能有明确要求外，越来越重视低温力学性能，特别是低温冲击韧性，以满足恶劣环境下的安装和使用要求。市场上成熟的耐热钢焊条普遍存在着低温冲击韧性低或低温冲击功波动严重的问题，已无法满足承压设备越来越严格的要求。

目前，有关性耐热钢焊条的专利如下：

(1)超低氢高韧性低碳加钨耐热钢焊条(CN103240542A)，此专利公开的焊条适用于12Cr1MoV钢的焊接，其性能满足耐热钢高温持久性能及室温冲击韧性的要求，但并未涉及低温冲击韧性。

(2)一种超临界新型铁素体耐热钢焊条(CN103008917A)，此专利涉及的焊条适用于T/P92耐热钢的焊接，对焊缝金属室温冲击功进行了测试，但并未涉及低温冲击韧性。

(3)一种可耐退火正火处理的耐热钢焊条及使用方法(CN101342650A)，此专利公开的焊条适用于15CrMo以及14Cr1Mo等耐热钢材料的焊接，该专利只涉及焊缝金属的强度指标，并未对冲击韧性进行研究。

(4)一种低强度高韧性耐热钢焊条(CN103878506A)，此专利涉及的焊条焊缝金属虽然在-20℃低温冲击功达到200J，但焊条药皮中含有约2％钛铁，这将向焊缝金属中过渡少量的Ti元素，加剧了低温冲击韧性的不稳定性，导致焊缝金属低温冲击韧性波动严重；此外，此焊条药皮中含有1～3％稀土硅铁，严重增加了焊条的生产成本。最重要的是，此焊条通过降低强度提高焊缝金属塑性和韧性，无法满足国家标准中关于抗拉强度大于550MPa规定的同时具有良好的低温韧性。

(5)一种超临界耐热钢焊条及其生产方法(CN103737199A)，此专利公开的耐热钢焊条涉及到室温冲击韧性，在20℃条件下，焊缝金属冲击功平均值约为50J，但未涉及到低温冲击功。

(6)一种低氢型超临界铁素体耐热钢焊条(CN104117788A)，此专利中涉及的耐热钢焊条通过添加稀土元素改善耐热钢焊条的室温冲击韧性，但未涉及到低温冲击韧性。

(7)一种高韧性合金系耐热钢焊条(CN104014949A)，此专利涉及的焊条通过优化渣系和添加稀土等方法改善了耐热钢焊条的室温冲击韧性，但未涉及到低温冲击韧性。

(8)一种具有低温冲击韧性的耐热钢焊条(CN103264234A)，此专利涉及的耐热钢焊条适用于2.25Cr-1Mo耐热钢的焊接，焊条通过选用低硫、磷等杂质含量的焊芯并以钛铁进行强脱氧，从而使焊缝金属在-30℃的低温冲击功大于130J，但是钛铁的添加增加焊缝金属中形成粗大先共析铁素体或网状铁素体的几率，恶化耐热钢焊条脱渣性能，加剧焊缝金属低温冲击韧性的波动，导致其低温力学性能不稳定。

发明内容

本发明的目的是克服现有耐热钢焊条低温冲击功偏低以及冲击值不稳定的问题。

为此，本发明提供了一种高韧性耐热钢焊条，包括焊芯和裹覆在焊芯表面的药皮，所述药皮由干粉和粘接剂混合而成，所述药皮中干粉的成分及含量占干粉总重量的百分比如下：大理石：40～48％，萤石：17～25％，石英：3～6％，天然金红石：2～5％，三氧化二铝：0.3～1.0％，金属铬：3.5～5％，钼铁：2.5～3.0％，45#雾化硅铁：5～8％，电解锰：2.0～3.5％，镁铝合金：0.5～1.0％，铝铁：0.6～1.3％，纯碱：0.5～1.5％，石墨：0.1～0.3％，铁粉：2～10％；所述粘接剂以干粉总重为100％计，其加入量为干粉总重量的18～25％。

进一步地，上述药皮质量占焊条总质量的28％～30％。

进一步地，上述粘接剂为高模纯钠水玻璃，该高模纯钠水玻璃的模数为3.0～3.2。

进一步地，上述焊芯为低碳钢焊芯H08E，该焊芯中所含元素及各元素在焊芯中的质量百分比为：C≤0.10％，Mn：0.35～0.60％，Si≤0.03％，Cr≤0.20％，Ni≤0.30％，Cu≤0.20％，S≤0.020％，P≤0.020％，余量为Fe。

进一步地，上述镁铝合金中Mg和Al的质量分数各占50％，铝铁中Al的质量百分比为50％。