[发明专利]含Cr高耐蚀堆焊焊丝

说明书

本发明公开了一种含Cr高耐蚀堆焊用焊丝，其成分是重量百分比：C≤0.1，Si 0.2‑0.8，Mn 0.8‑1.5，P≤0.02，S≤0.02，Cr 21‑30，Nb 0.5‑1.5，Al 0.05‑0.5，Ti 0.1‑0.5，余量为铁及不可避免的杂质。本发明焊丝具有优异耐蚀性能和工艺性能，适用于纸浆、化工等行业承受高温高压的回收系统的堆焊保护。

技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及一种高耐蚀焊丝，特别是一种适用于抗高温抗腐蚀的堆焊焊丝用埋弧焊丝。

背景技术

纸浆厂的硫酸盐回收锅炉系统在承受高温高压的同时，还承受化学腐蚀溶液和蒸汽的侵蚀。因此，常常在重要关键部位的管道上，进行表面处理以提高抗腐蚀性能，在延长寿命的同时也确保安全。目前常用的堆焊修补材料以12-18％Cr为主。

近年来为提高运行效率，锅炉运行温度和压力在不断提升，这也导致锅炉管的腐蚀速度在加剧。据报道，在现行运行环境中，采用12-18％Cr堆焊材料的锅炉管的腐蚀速度可达0.3mm/年，这给设备安检和维护带来严峻挑战。

当Cr添加量超过18％以后，针对不同腐蚀介质的抗腐蚀能力出现分化，甚至出现了倒退现象。工业上常常采用添加6％以上的镍元素来综合此作用，比如在化工领域应用的超级不锈钢虽然采用了超过18％的Cr元素，但同时也添加了6-15％的镍元素。虽然抗腐蚀得到了进一步提高，但是在显著增加合金成本的同时，也增加了加工和制造成本。

从耐蚀性角度考虑，不锈钢SUS304和310可为备选材料，但强度偏低限制了其应用，同时成本也较高。

发明内容

本发明的目的在于上述回收锅炉提供一种高耐蚀的堆焊材料。使用本发明焊丝所得的堆焊熔敷金属耐蚀性好，高温持久强度高。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

含Cr高耐蚀堆焊焊丝，其化学成分为(质量百分比)：C≤0.1，Si 0.2-0.8，Mn 0.8-1.5，P≤0.02，S≤0.02，Cr 21-30，Nb 0.5-1.5，Al 0.05-0.5，Ti 0.1-0.5，余量为铁及不可避免的杂质。

该焊丝还含有Ta，Zr或Ce元素中的一种或者以上，含量在0.05-0.2％。

C元素是提高强度最有效的元素，能有效提高堆焊层硬度和强度，但过高的C含量会恶化焊接性能，所以C含量不宜过高，宜控制≤0.1％。

当其含量在0.04-0.1％之间时，效果更好。

Si一方面可以通过固溶强化来提高堆焊层硬度和强度，另一方面在堆焊过程中与Mn起到联合脱氧的作用，从而提高对焊接工艺性能。当其含量低于0.2％时，堆焊工艺性能较差，使得堆焊层表面不平，且容易引起表面麻点等缺陷；当其含量超过0.8％时，会增加焊接裂纹倾向，导致冷裂纹产生。因此，Si含量宜控制在0.2-0.8％之间。

当其含量在0.35-0.7％之间时，效果更好。

Mn主要用于提高堆焊层强度。在细化堆焊层组织的同时，也提高了抗裂纹和气孔的能力。当其含量低于0.8％时，提高强度效果不明显；当其含量超过1.5％时，易于在堆焊层形成大量MnS夹杂，从而增加在高温服役过程中由于氢气的渗入而导致开裂和失效。因此，Mn含量宜控制在0.8-1.5％之间。

当其含量在1.0-1.3％之间时，效果更好。

Cr是本发明中重要元素，可有效提高抗CO₂,H₂和酸碱溶液的腐蚀能力，并同时可提高高温强度。当其含量低于21％时，其提高耐蚀性不明显；当其含量超过30％时，会使得堆焊层硬度过高、从而影响冷裂纹敏感性。因此，含量宜控制在21-30％之间。

当其含量在23-28％之间时，效果更好。