[发明专利]九铬－钼铌钒耐热钢钨极氩弧焊粉芯焊丝

说明书

一种九铬一钼铌钒(9Cr1MoNbV)耐热钢钨极氩弧焊粉芯焊丝属于粉芯焊丝制造技术领域。

九铬一钼铌钒钢(T91，P91，F91)是美国新型马氏体耐热钢，目前九铬一钼铌钒钢的焊接多采用以实芯焊丝为填充丝的钨极氩弧焊。用这一技术焊接底层焊道时，焊道背面需要充氩保护，工艺复杂，且难于保证质量。此外，实芯焊丝也依赖进口，且价格十分昂贵，我国要研制和生产这种实芯焊丝从技术上和经济上都存在许多的困难。

本发明的目的在于提供一种杂质含量低、具有适当强度、较高断裂韧性及较好的焊接工艺性能和加工性能的九铬一钼铌钒耐热钢钨极氩弧焊粉芯焊丝。

本发明的特征是粉芯中各粉料采用酸性渣系，或采用碱性渣系或采用金属粉芯，其重量配比为：

酸性渣系：Mn：0.86～4.8％，Mo：2.4～4.5％，Nb：0.015～0.63％，Cr：23.8～41.7％，Ni：0.86～4.8％，V：0.3～2.53％，金红石：20～36％，石英：2～5％，冰晶石：4～12％，长石：1～3％，大理石：1～3％，Si-Fe：1～4％，Ti-Fe：0.5～3％，其余为Fe粉，其中，粉芯占焊丝的重量百分比即加粉系数为25～35％；

碱性渣系：Mn：0.2～5％，Mo：1～6％，Nb：0.01～1％，Cr：20～40％，Ni：0.5～6％，V：0.3～7.5％，金红石：3～15％，萤石：1～20％，硅灰石：8～11.6％，氧化镁：6.1～8.61％，锰矿：1.61～4.2％，氧化铝：2.47～3％，Si-Fe：1.4～2％，Ti-Fe：1.2～1.8％，其余为Fe粉，其中，粉芯占焊丝的重量百分比即加粉系数为24～36％；

金属粉芯：Mn：0.67～4％，Mo：1.9～3.7％，Nb：0.011～0.51％，Cr：18～34％，Ni：0.67～4％，V：0.23～2.04％，Si～Fe：0.5～2.5％，Ti-Fe：0.5～3％，其余为Fe粉，其中，粉芯占焊丝的重量百分比即加粉系数为30～45％。

在上述配方中，Fe粉起调节成分的作用，C及杂质元素S、P含于钢带及各种粉料中。在酸性渣系配方中，合金元素占焊丝总质量的25～60％；在碱性渣系配方中，合金元素占焊丝总质量的20～70％；在金属粉芯配方中，合金元素占焊丝总质量的20～50％。该焊丝钢带外皮成分中杂质含量极低，其中C≤0.04％，S≤0.02％，P≤0.01％，并且该焊丝粉芯成分中杂质含量也极低，其中C≤0.04％，S≤0.02％，P≤0.01％。

按照上述三种配方制成的粉芯焊丝，经钨极氩弧焊的冶金过程后，可获得相同化学成分和各种性能的熔敷金属，该焊丝熔敷金属化学成分(重量％)为：C：≤0.15％，Cr：8～10％，Mo：0.85～1.1％，Ni：0.3～1.2％，V：0.1～0.6％，Nb：0.005～0.15％，Si：0.1～0.8％，Mn：0.3～1.2％，P：＜0.02％，S：＜0.02％。由于在酸性渣系或碱性渣系配方中含有多种造渣物质，在为管道、容器打底焊时可以获得综合性能优良的焊接熔渣，在焊接过程中，能顺利过渡到焊接熔池背面，实现良好的熔渣保护，防止了空气中氧、氮的有害作用，并使背面焊道具有良好的成形。用于填充和盖面的金属粉芯焊丝则无需添加造渣物质，具有更高的熔敷效率。

本焊丝的熔敷金属具有优异的性能，在具有适当强度的同时具有较高的断裂韧性。σ_b为550～780MPa，δ₅为15～35％，并且有较好的焊接性能和加工性能，适合于压力容器、核反应堆及电站锅炉受热面管系的焊接。

制造工艺采用常规方法，在制造焊丝时，严格去除钢带背面的油污、锈蚀和水分，并将粉芯材料经筛分、烘培以获得高质量的焊丝。该制造工艺比较简单，易于控制，成本较低，成品焊丝价格比经特殊冶炼而成的实芯焊丝降低50％左右。

实施例：1、酸性渣系例一：Mn：4.8％，Mo：4.5％，Nb：0.6％，Cr：41.7％，Ni：4.8％，V：2.5％，金红石：20％，石英；2％，冰晶石：4％，长石：1％，大理石：1％，Si-Fe：1％，Ti-Fe：0.5％，Fe粉：11.6％，加粉系数：25％。

性能试验：σ_b：710MPa  δ₅：19％例二：Mn：0.86％，Mo：2.4％，Nb：0.02％，Cr：23.8％，Ni：0.86％，V：0.3％，金红石：36％，石英：5％，冰晶石；12％，长石；3％，大理石：3％，Si-Fe：4％，Ti-Fe：3％，Fe粉：5.76％，加粉系数：35％。