[发明专利]一种低镍含氮奥氏体不锈钢非熔化极气体保护焊丝及其制备方法

说明书

一种低镍含氮奥氏体不锈钢非熔化极气体保护焊丝及其制备方法。本发明属于焊接材料制备及其焊接加工工艺技术领域。本发明为解决现有奥氏体不锈钢焊丝对低镍含氮奥氏体不锈钢进行非熔化极气体保护焊接时，在焊接接头中容易产生氮元素损失、气孔、焊缝区热裂纹以及热影响区氮化物析出从而引起点蚀的技术问题。本发明的焊丝的化学成分及其配比按重量百分比由C：0.03％～0.08％、Si：0.30％～0.65％、Mn：6.50％～8.50％、P：≦0.05％、S：≦0.01％、Cr：17.50％～18.50％、Ni：2.20％～2.90％、Mo：0.03％～0.10％、Cu：1.00％～2.00％、N：0.15％～0.35％、Co：≦0.05％、Nb+Ti+V≦0.05％和余量的铁组成。方法：经熔炼、热轧盘条、焊丝拉拔，最终得到焊丝。本发明利用固溶氮部分代替镍，氮在有效的固溶强化的同时，同时可以促进晶粒细化。

技术领域

本发明属于焊接材料制备及其焊接加工工艺技术领域，具体涉及一种低镍含氮奥氏体不锈钢非熔化极气体保护焊丝及其制备方法。

背景技术

低镍含氮奥氏体不锈钢非熔化极气体保护焊丝利用焊丝中N元素部分替代Ni元素而促进奥氏体组织形成，可有效降低贫铬区的出现，提高焊接接头耐点蚀能力，同时大幅降低了生产成本。

低镍含氮奥氏体不锈钢因其良好的塑形、耐蚀性、经济性，广泛应用于船舶、航空、石化等行业。而使用常规奥氏体不锈钢焊丝(ER308L/ER309L)对低镍含氮奥氏体不锈钢进行非熔化极气体保护焊接时，在焊接接头中容易产生氮元素损失、气孔、焊缝区热裂纹以及热影响区易发生点蚀严重等问题，这些问题极大地限制了低镍含氮奥氏体不锈钢的大规模应用。

因此研发一种低镍含氮奥氏体不锈钢非熔化极气体保护焊丝，它可以极大提高低镍含氮奥氏体不锈钢焊接工艺适用性，提高焊接接头的组织稳定及抗点腐蚀能力，具有重大实际应用意义与前景。

发明内容

本发明为解决现有奥氏体不锈钢焊丝对低镍含氮奥氏体不锈钢进行非熔化极气体保护焊接时，在焊接接头中容易产生氮元素损失、气孔、焊缝区热裂纹以及热影响区氮化物析出从而引起点蚀的技术问题，而提供了一种低镍含氮奥氏体不锈钢非熔化极气体保护焊丝及其制备方法。

本发明的一种低镍含氮奥氏体不锈钢非熔化极气体保护焊丝的化学成分及其配比按重量百分比由C：0.03％～0.08％、Si：0.30％～0.65％、Mn：6.50％～8.50％、P：≦0.05％、S：≦0.01％、Cr：17.50％～18.50％、Ni：2.20％～2.90％、Mo：0.03％～0.10％、Cu：1.00％～2.00％、N：0.15％～0.35％、Co：≦0.05％、Nb+Ti+V≦0.05％和余量的铁组成。

本发明的一种低镍含氮奥氏体不锈钢非熔化极气体保护焊丝的制备方法按以下步骤进行：

一、备料：按焊丝化学成分及其配比称取炉料纯铁、块状铬铁、碳化铬、氮化铬、镍板、电解锰、硅铁、金属钼、铜块、铝粒、硅钙块和硅钙合金；

二、熔炼：①采用中频感应炉冶炼，先将感应炉预热，然后加入纯铁，待纯铁熔化后加入硅铁、电解锰、镍板、一部分块状铬铁和一部分碳化铬，全部熔化后升温至1580～1630℃，然后加入硅钙合金进行脱氧，脱氧完成后加入金属钼、铜块和剩余块状铬铁，取样进行光谱成分分析及N/O含量分析，并根据分析结果对元素含量进行微调，全部熔化后降温至1450～1500℃，然后加入铝粒和硅钙块，熔化后浇铸，得到电极棒；②对电极棒进行重熔，重熔前分析电极棒的元素含量，与焊丝的化学成分及其配比进行比较，在重熔过程中对电极棒的元素含量进行微调，调整至符合焊丝成分要求后，得到重熔锭；

三、热轧盘条：先将步骤二得到的重熔锭加热至1210±15℃，保温3h～4h，然后进行高温轧制，轧制温度保持在1210～1080℃，总变形量＞80％，单道次变形量≥10％，轧制结束后以大于70℃/s的降温速度冷却500～600℃，然后再由500～600℃自然冷却至室温，得到盘条；