[发明专利]一种抗高温蠕变和时效脆化的Super304H钢焊丝

说明书

本发明提供一种抗高温蠕变和时效脆化的Super304H钢焊丝，其特征在于：其化学成分的质量百分比为：C：0.04‑0.1％，Mn：0.4‑1.2％，Ni：7.5‑12.5％，Si：≤0.4％，Cr：17.0‑19.0％；Mo：≤0.4％，Cu：2.5‑3.5％，Nb：0.3‑0.6％，N：0.05‑0.12％，S≤0.01％，P：≤0.02％，余量为Fe，以及其它不可避免的杂质元素。本发明焊丝可用于超超临界火电机组Super304H钢的焊接，其焊缝为奥氏体+少量铁素体(体积分数3‑12％)的双相组织，具有较好的抗热裂纹能力。

技术领域

本发明属于耐热钢领域，具体涉及一种超超临界火电机组用Super304H钢焊接材料。

背景技术

Super304H是在TP304H的基础上，通过降低Mn含量上限，添加Cu、Nb和一定量的N研发的一种18-8系列的奥氏体耐热不锈钢，其在ASME SA 213-2010中的UNS号为S30432，GB5310-2008中定名为10Cr18Ni9NbCu3BN。该钢具有优异的抗高温蠕变性能，在625℃以上的许用应力比TP347H高30-50％。该钢的时效脆化倾向小，在550～750℃长期时效后的室温冲击功保持在100J以上。因为其优异的高温高压服役性能，Super304H钢被广泛应用于超超临界锅炉的过热器管和再热器管。在超超临界锅炉中存在大量的Super304H过热器管和再热器管焊接接头，一般采取GTAW方法焊接，需要添加填充材料，因此对配套焊接材料(焊丝)的需求量很大。目前可供选择的焊丝有2种，一种是与Super304H钢成分较接近的奥氏体钢同质焊丝，代表性牌号有国外日铁住金溶接株式会社的YT-304H焊丝和伯乐焊接集团(原蒂森焊接)的Thermanit 304H Cu焊丝，它们的成分基本一致。申请号为201110044039.X的中国专利“一种不锈钢焊丝”和申请号为200810227692.8的专利“Super304H不锈钢焊接用钨极氩弧焊丝”记载的国产Super304H焊丝与这2种国外焊丝的成分相近或包括了其成分范围。李新梅等人研究发现YT-304H焊丝的焊缝在650℃×500h时效后的室温冲击功降幅超过80％，本专利发明人研究发现YT-304H焊缝在650℃×5000h时效后的室温冲击功韧性仅为24J/cm²，且用YT-304H焊丝填充的Super304H接头的蠕变断裂强度偏低。目前焊接Super304H钢的另一焊材选择方案是采用高等级的镍基焊丝，如伯乐焊接集团的Thermanit617(ERNiCrMo-1)焊丝，该焊丝的工艺性能不佳，容易出现未焊透和未熔合等缺陷，返修率高，且成本高、价格昂贵。因此，目前需要一种焊接工艺性好、高温服役性能佳且成本低的Super304H钢同质焊丝。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：

一种抗高温蠕变和时效脆化的Super304H钢焊丝，其化学成分的质量百分比为：C：0.04-0.1％，Mn：0.4-1.2％，Ni：7.5-12.5％，Si：≤0.4％，Cr：17.0-19.0％；Mo：≤0.4％，Cu：2.5-3.5％，Nb：0.3-0.6％，N：0.05-0.12％，S≤0.01％，P：≤0.02％，余量为Fe，以及其它不可避免的杂质元素。

优选地，C：0.06-0.08％，Mn：0.6-1.0％，Ni：8.5-12.5％，Mo：0.05-0.2％。

优选地，Cu：2.83-2.94％。

所述的焊丝在Super304H钢焊接中的应用，使用的焊接方法为钨极氩弧焊(GTAW)。

所述的焊丝直径为1.0mm时的焊接电流为140-200A，电弧电压9-11V，送丝速度85-350mm/min，保护气流量16-20L/min，层间温度控制在100℃以下。