[发明专利]一种铬镍奥氏体不锈钢焊接用的药芯焊丝及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铬镍奥氏体不锈钢焊接用的药芯焊丝及其制备方法，由Ni、Cr、Cu、Mo、Si、C、Nb+Ta、Mn及Fe制备而成，该药芯焊丝具有熔敷效率高、焊接稳定性强及熔敷速度快的特点，且用于焊接奥氏体不锈钢后的焊缝金属具有韧性好及强度高的力学性能，耐腐蚀性效果较好，同时制备方法简单。

技术领域

本发明属于材料加工工程的焊接领域，涉及一种铬镍奥氏体不锈钢焊接用的药芯焊丝及其制备方法。

背景技术

超超临界火电发电机组锅炉过热器/再热器在服役温度下其金属壁温可达650℃，要求管材具有较好的高温强度、良好的抗蒸汽氧化性能和抗烟气氧化能力。目前，超超临界锅炉的过热器/再热器管材广泛采用Cr-Ni型奥氏体不锈钢。

由于Cr-Ni型奥氏体不锈钢中的Cr、Ni含量较高，其在存在的焊接性问题主要有：1)热裂纹倾向；2)应力腐蚀倾向；3)晶间腐蚀倾向。目前，锅炉用Cr-Ni型奥氏体不锈钢管的焊接通常采用线能量集中的手工钨极氩弧焊(GTAW)，焊条主要为配套焊材和镍基合金代用焊材。虽然获得了残余应力小、力学性能及耐腐蚀性能与母材相当的焊接接头，但因手工钨极氩弧焊效率低、时间长、对焊工要求高、易受操作水平影响，造成焊接成本过高、焊接质量不稳定等问题。药芯焊丝与传统焊材相比具有焊接生产效率高，焊接工艺性能好、焊接质量优良、综合焊接成本低等优势，在保证焊接质量的前提下，可进一步提高焊接自动化水平和焊接效率，减少对焊接工人的依赖，达到降低成本的目的。药芯焊丝可分为两类：一类有渣型焊丝，是在药芯成分中添加一定量的造渣剂，一般分为酸性渣、碱性渣以及中性渣；另一类金属粉芯型药芯焊丝，不添加造渣物，从而提高了熔敷效率。这类药芯焊丝在国外已有一定程度的发展，但国内关于此种药芯焊丝的研究却较少，在新修订的不锈钢药芯焊丝标准GB/T 17853-2018中，已将不锈钢用金属粉芯型药芯焊丝纳入其中，可见金属粉芯型药芯焊丝在我国越来越受重视。

因此结合现有的问题，需开发出一种焊丝，该焊丝具有熔敷效率高、焊接稳定性强及熔敷速度快的特点，且用于焊接奥氏体不锈钢后的焊缝金属具有韧性好、强度高等较优的力学性能，且耐腐蚀性效果较好。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种铬镍奥氏体不锈钢焊接用的药芯焊丝及其制备方法，该药芯焊丝具有熔敷效率高、焊接稳定性强及熔敷速度快的特点，且用于焊接奥氏体不锈钢后的焊缝金属具有韧性好及强度高的力学性能，耐腐蚀性效果较好，同时制备方法简单。

为达到上述目的，本发明所述的铬镍奥氏体不锈钢焊接用的药芯焊丝，由Ni、Cr、Cu、Mo、Si、C、Nb+Ta、Mn及Fe制备而成。

按质量百分数为(20％-25％)的Ni、(23％-25％)的Cr、(3.5％-4.5％)的Cu、0.75％的Mo、(0.3％-0.65％)的Si、(0.05％-0.1％)的C、(0.5％-1.5％)的Nb+Ta、(1.0％-2.5％)的Mn及余量Fe制备而成。

铬镍奥氏体不锈钢的厚度为0.3mm～0.7mm，铬镍奥氏体不锈钢的宽度为8～12mm，铬镍奥氏体不锈钢为316L不锈钢钢带。

一种铬镍奥氏体不锈钢焊接用的药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：

1)取Ni、Cr、Cu、Mo、Si、C、Nb+Ta、Mn及Fe，混合均匀后烘干，得药芯粉末；

2)将药芯粉末填充进入U型槽中，再将U型槽的开口闭合，然后逐次通过不同直径的拉丝模进行逐道拉拔、减径，得焊丝样品，最后对焊丝样品的表面进行清理，得药芯焊丝。

步骤1)中，烘干温度为200℃，烘干时间为2h。

所述U型槽由316L不锈钢钢带通过成型机轧制而成。

316L不锈钢钢带的厚度为0.3mm～0.7mm；316L不锈钢钢带的宽度为8mm～12mm。