[发明专利]G115耐热钢用氩弧焊实芯焊丝

说明书

技术领域

本发明属于金属材料焊接用实芯焊丝，特别是提供了一种G115耐热钢用氩弧焊实芯焊丝，适用于对G115耐热钢相关管道进行氩弧焊。

背景技术

近日，能源局发布的《电力发展“十三五”规划》中明确指出：至2020年，我国电力总装机容量为20亿千瓦；在电源结构方面，煤电装机容量力争控制在11亿千瓦以内，虽然煤电装机容量占比55％，但是煤电发电量占比仍高达62％。规划还表明：国家层面已经下决心进行煤电转型升级，促进清洁有序发展。因此，高参数、高效率、低能耗的超超临界燃煤机组是未来我国新建和改造煤电机组的方向。

耐热材料是制约火电机组向更高参数发展的“瓶颈”问题。在电站建设和锅炉安装过程中，管道与管道之间的连接是通过焊接实现的，因此，电站高温部件焊接接头的性能对电站安全可靠地运行有着重要的影响。实践表明：焊接接头的失效是高温承压部件失效的一种主要方式，它们常常具有早期失效的倾向。

专利ZL 201210574445.1的《蒸汽温度超超临界火电机组用钢及制备方法》，是我国自主研发的可用于630-650℃蒸汽参数超超临界火电机组的马氏体耐热钢，企业牌号为：G115。国内冶金制造企业已打通了G115耐热钢锅炉管(40-100吨)EAF+LF+VD/VIM+ESR→热穿管/热挤压管/热轧管全工业生产流程，满足未来市场需求的大、小口径规格，并固化了生产工艺。目前，我国几家电力集团正积极筹建世界首台630℃超超临界燃煤示范电站；受国家能源局委托，电力规划总院已多次组织召开650℃超超临界燃煤发电技术可行性研讨会。未来G115耐热钢将成为发展趋势。申请人在申请号为：201610827615.0，发明名称《一种马氏体耐热钢焊接用焊条》的专利文献中公开了一种马氏体耐热钢的电弧焊焊条，但相应的氩弧焊实芯焊丝仍然处于空白。

研制与G115耐热钢匹配的氩弧焊实芯焊丝，对于推动其工业应用，确保电站机组安全可靠运行，具有重大意义。因此，发明一种G115耐热钢用氩弧焊焊丝迫在眉捷。

发明内容

本发明目的在于提供一种G115耐热钢用氩弧焊实芯焊丝，以达到焊接熔敷金属不但具有与G115耐热钢管道母材相近的化学成分，而且具有与母材匹配的强度-韧性和优良的抗裂纹敏感性；以延长G115耐热钢管道服役寿命，确保超超临界火电机组安全可靠运行；焊接时飞溅小，焊缝金属流动性好，焊缝成形好。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明G115耐热钢用氩弧焊焊丝的成分重量百分数为：C 0.07～0.09％；Si≤0.3％；Mn≤0.7％；P≤0.002％；S≤0.001％；Cr 8.5～9.5％；W 2.8～3.3％；Co 2.8～3.5％；Nb 0.04～0.08％；V 0.18～0.25％；Cu 0～0.5％；N 0.007～0.008％；B 0.011～0.014％；Ti 0～0.001％；余量为Fe及不可避免的杂质元素；将生产上述成分焊丝所需的原料按照常规焊丝冶炼工艺、按比例和一定顺序投入真空感应炉或钢水包内，经冶炼、制成盘条，拉拔至要求直径后、再经表面处理、分卷即成。

本发明原理阐述如下：

C/N/B：降低C含量，焊缝金属的强度降低；提高C含量，韧性降低，同时焊缝出现气孔和裂纹的倾向增大。N固溶于基体可提高强度，过量的N会形成氮化物，氮化物易成为裂纹源，对高温强度不利。B在熔池金属凝固过程中与N易结合为BN，降低固溶N的含量；B还可细化晶粒；固溶B能抑制奥氏体晶间的先共析铁素体的析出，提高抗裂性，减小氢脆。但是B元素含量较高时，若N含量过高，可能会与形成粗大的BN颗粒，在本身严重弱化钢的强韧性的同时，还将消耗用于B元素，从而不利钢的高温强度。综合考虑C、N和B的关系，即要提高焊接工艺性，同时要控制碳化物数量和分布，防止氮化物形成。因此，本发明焊丝中C含量控制在0.07～0.09％；N含量0.007～0.008％；B含量0.011～0.014％。

Cr：其作用主要有三个方面：一是起溶于基体，起固溶强化作用；二是易形成Cr₂O₃氧化膜，提高抗高温氧化和腐蚀性能；三是形成碳化物，起析出强化作用。提高Cr含量有利于高温抗腐蚀性能，但Cr含量过高会降低持久强度，因此，本发明焊丝中Cr含量控制在8.5～9.5％。