[发明专利]P92钢焊接用超低氢碱性焊条

说明书

技术领域

属于材料加工工程中的焊接技术领域，该发明主要应用于P92钢的焊接。

背景技术

20世纪80年代以来，美、德、法、日等国家先后开发了一系列新型9~12％铬马氏体热强钢，它们可用于蒸汽参数达600/610℃、25MPa的超临界及超超临界锅炉机组。典型钢种有：含9％Cr的T/P91、T/P92(NF616)和含12％Cr的T/P122(HCM12A)。这些钢种是对原T/P9、F12进行改良而获得的高性能热强钢，它们的高温持久力学性能明显优于低合金珠光体耐热钢。新型马氏体耐热钢的出现，为电站机组向大容量、高参数方向发展提供了可能和安全保证。

T/P92钢是在T/P91钢的基础上适当降低钼元素的含量(0.5％Mo)，同时加入一定量的钨(1.8％W)以将材料的钼当量(Mo+0.5W)从T/P91钢的1％提到约1.5％，还加入了微量的硼。与其它铬-钼耐热钢相比，经合金化改良后的T/P92钢的耐高温腐蚀和氧化性能与9％Cr钢相似，但材料的高温强度和蠕变性能得到了进一步提高，已接近奥氏体钢TP347H。主要优点是，在相同的工作温度、压力或设计寿命条件下，能够进一步降低电站锅炉及管道系统的重量；或者在同样的结构尺寸下，进一步提高结构的设计工作温度，从而提高系统的热效率。T/P92钢比T/P91钢具有优良的综合性能，已受到世界各国的普遍关注并在发达国家燃煤电站中得到了应用，同时美国已于2002年将P92钢纳入其ASME标准。我国建成的华能玉环电厂4×1000MW机组四大管道已使用了P92钢，山东邹县电厂、江苏常熟电厂等也在其扩建项目中采用了T/P92钢。而且，随着我国机组向高效率、大容量、高清洁煤技术方向发展，预计今后在我国老电厂的维修改造和新建电厂中，新型马氏体热强钢T/P92的普遍应用将是必然趋势。

研制各项性能指标达到或接近国外同类产品水平与T/P92钢相匹配、价格便宜的焊接材料，改变T/P92钢焊接材料完全依赖进口的现状，实现T/P92钢焊接材料国产化，不但可以为国家节约大量的外汇，而且对推进T/P92钢在我国电站中的广泛应用，具有重要的现实意义和显著的经济效益。

氧化钙渣系P92钢超低氢碱性焊条的研制在国内外尚未见相关的专利及文献报道。

发明内容

本发明的目的是解决P92焊条的配方问题，由于T/P92钢是在高温高压下工作，合金含量较高且有一定的裂纹倾向，所以要求焊条药皮渣系能既能保证焊芯成分有较高的合金过渡系数，又能确保焊缝金属杂质含量少，含氢量少，抗裂性好。因此，选用了由CaCO₃-CaF₂-SiO₂组成的碱性低氢型渣系作为研制焊条的药皮类型，并采取有效措施限制焊缝金属中扩散氢的含量，使其限制在5mL/100g(水银法)以内的超低氢范围焊条。本发明提供一种氧化钙渣系P92钢焊接用超低氢碱性焊条(简称P92焊条)。

本发明提供了一种P92钢焊接用超低氢碱性焊条，其特征在于焊条药皮为含有以下质量百分比含量的物质：1～7％锰铁，4～9％硅铁，1.5～2.5％铝，3～8％镍粉，1～4％石英，3～6％铌铁，0.5～1.0％钒铁，4.5～6％钛白粉，20～30％萤石，40～60％大理石。

其中各成分的作用如下：

锰铁：脱氧，向焊缝中过渡金属锰，起到焊缝合金化作用，其主要作用也是强化提高焊缝金属的强度。Mn可以降低奥氏体向铁素体的相变温度，抑制奥氏体在较高温度下向先共析铁素体及侧板条铁素体的相变，促进针状铁素体的形成，在提高焊缝金属强度的同时，提高焊缝金属的韧性。

硅铁：脱氧，向焊缝中过渡硅，同时对焊缝金属强化。

铝：脱氧。

镍粉：合金化作用向焊缝中过渡镍，加入一定量Ni有利于提高焊缝金属冲击韧性，同时抵消由于Cu的存在带来的高温红脆趋势。

石英：造渣，调整药皮的粘度。

铌铁：合金化作用，向焊缝中过渡铌。

钒铁：合金化作用，向焊缝中过渡钒。

钛白粉：改善熔渣的特性、稳定电弧和细化熔滴。

萤石：造渣，脱氢，改善渣的粘度等。

大理石：造渣，造气，稳弧，细化熔滴。

焊接冶金的主要任务是脱氧和向焊缝中过渡合金从而使焊缝获得良好的综合力学性能。由于选出了较好的金属粉和合金粉匹配，再加上适度的造渣、造气物质和稳弧剂使焊条获得了良好的工艺性能；焊条的熔覆金属成分以及力学性能以及工艺性能见表1，扩散氢含量见表2。