[发明专利]一种650℃级超超临界电站锅炉用铁基高温合金焊条

说明书

本发明属于焊接材料领域，具体为一种650℃级超超临界电站锅炉用铁基高温合金焊条，该焊条焊芯的组成为：Ni，Cr，Al，Ti，Nb，Mo，W，Si，Mn，Cu，C，B，其余为Fe；焊条药皮的组成为：金红石；碳酸钙；藻酸盐；氟化钙；白云石；氟化钡；钛酸钾；碳酸钠；石英粉；金属锰；钛铁；铝粉；金属铬；氧化锆。本发明焊条熔敷金属在650℃～700℃的拉伸屈服强度不小于500MPa，具有较低的成本、优异的高温强度，可广泛适用于高温、高压、超超临界水蒸汽条件下超级奥氏体耐热钢大口径、厚壁部件的同种和异种焊，可代替现有镍基高温合金焊条。

技术领域

本发明属于焊接材料领域，具体涉及一种650℃级超超临界电站锅炉用铁基高温合金焊条。

背景技术

由于焊接接头(焊缝)处是电站关键高温部件的薄弱环节，故在焊接时通常选用比母材高一等级的焊接填充材料以保证焊接性能。镍基高温合金焊接填充材料以其优异的高温综合性能，广泛应用于电站耐热钢的焊接(包括异种焊)。目前，650℃级的超超临界火电机组的候选超级奥氏体耐热钢(如HR6W钢，Sanicro 25钢等)的焊接通常选用高等级的镍基高温合金焊条(如AWS ENiCrCoMo-1(mod.)，ENiCrMo-3等)作为焊接填充材料，这样不但焊接成本高，且造成性能相对过剩。

铁基高温合金材料介于超级奥氏体耐热钢和镍基高温合金之间，在650～700℃的综合性能与镍基高温合金相当，但成本相对于镍基高温合金大幅减低，与超级奥氏体耐热钢接近。高性价比使得铁基高温合金材料成为焊接超级奥氏体耐热钢理想的填充材料。随着650℃超超临界发电技术的推进，亟需匹配相应的手工焊焊条作为超级奥氏体耐热钢大口径、厚壁部件的焊接填充材料。

不同于传统耐热钢类焊条，在高温合金焊条(芯)中合金元素成分含量多，焊接冶金过程复杂，易发生烧损。因而，焊条药皮(成分)的设计既要保证工艺焊接性，同时也要考虑使用焊接性，进而确保焊芯向熔池稳定过渡。

发明内容

本发明的目的是针对现有的镍基高温合金焊条存在价格昂贵等缺点，提出了一种成分设计合理、性价比高的650℃级超超临界电站锅炉用铁基高温合金焊条。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种650℃级超超临界电站锅炉用铁基高温合金焊条，焊芯按重量百分比由以下成分制成：Ni≤39％，Cr 16.5％-17.5％，Al 1.4％-1.5％，Ti 1.6％-1.7％，Nb 0.1％-0.2％，Mo 0.5％-0.8％，W 0.3％-0.4％，Si≤0.05％，Mn≤0.3％，Cu≤0.05％，C≤0.05％，B≤0.002％，其余为Fe；

焊条药皮按重量百分比由以下成分制成：金红石3％～19％，碳酸钙20％～25％，藻酸盐0.5％～1.5％，氟化钙20％～25％，白云石2％～12％，氟化钡2％～4％，钛酸钾0.5％～2.5％，碳酸钠1％～2％，石英粉5％～11％，金属锰2.5％～6.5％，钛铁1％～3％，铝粉0.5％～2.5％，金属铬1％～3％，氧化锆1％～4％。

本发明进一步的改进在于，焊芯中Fe/Ni＞1。

本发明进一步的改进在于，药皮中碳酸钙/氟化钙＝1。

本发明进一步的改进在于，该焊条形成的焊缝熔敷金属为双相结构，基体是无序面心结构的奥氏体(γ)，奥氏体中弥散分布着有序结构的强化相γ′(Ni₃(Al,Ti))。

本发明进一步的改进在于，该焊条熔敷金属在650℃～700℃时的屈服强度不低于500MPa。

本发明进一步的改进在于，该焊条用于超级奥氏体耐热钢的同种和异种焊接，包括填充焊和盖面焊。

本发明进一步的改进在于，按质量百分数，该超级奥氏体耐热钢中Cr≥21％，Ni≥23％。