[發明專利]一種700℃級超超臨界電站鍋爐用鎳鐵基高溫合金焊條

有效

• 申請號: 202110714287.4
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113427166B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 尹宏飛;袁勇;魯金濤;黨瑩櫻;楊珍;谷月峰;嚴靖博
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發明屬于焊接材料領域，具體為一種700℃級超超臨界電站鍋爐用鎳鐵基高溫合金焊條，按質量分數％，該焊條焊芯的組成為：Fe 20％?25％，Cr 19％?23％，Al 1.8％～2.4％，Ti 2.1％～2.5％，且Ti/Al≥1，Mo 3.0％?5.2％，W＜0.4％，Si≤0.2％，Mn≤0.5％，C 0.03％?0.05％，B 0.001％?0.003％，其余為Ni，其他雜質元素總和＜0.2％；焊條藥皮的組成為：金紅石10％～19％；碳酸鈣20％～25％；藻酸鹽0.5％～1.5％；氟化鈣20％～25％；白云石2％～12％；氟化鋇2％～4％；碳酸鋇3％～5％；碳酸鈉1％～2％；石英粉6％～11％；鈦鐵3％～6％；鋁粉0.5％～2.5％；鉬鐵3％～6％；氧化鋯1％～2％，以及粘結劑。本發明焊條熔敷金屬在700℃的拉伸屈服強度不小于500MPa。本發明具有較低的成本、優異的高溫強度，可廣泛適用于高溫、高壓、超超臨界水蒸汽條件下高溫合金大口徑、厚壁部件的同種和異種焊，填補了現有技術領域內的空白。

技術領域

本發明屬于焊接材料領域，具體涉及一種700℃級超超臨界電站鍋爐用鎳鐵基高溫合金焊條。

背景技術

由于焊接接頭(焊縫)處是電站關鍵高溫部件的薄弱環節，故在焊接時通常選用比母材高一等級的焊接填充材料以保證焊接性能。高溫合金類焊接填充材料以其優異的高溫綜合性能，廣泛應用于電站高溫部件的焊接(包括異種焊)。目前，700℃級超超臨界火電機組的候選鎳基或鎳鐵基高溫合金焊條(如AWS ENiCrFe-3，ENiCrFe-2，ENiCrCoMo-1(mod.)，ENiCrMo-3等)作為焊接填充材料，尚不能滿足700℃服役工況的要求。

鎳鐵基高溫合金材料介于鐵基高溫合金和鎳基高溫合金之間，在700℃的綜合性能與鎳基高溫合金相當，但成本相對于鎳基高溫合金則大幅減低。隨著700℃超超臨界發電技術的推進，亟需匹配相應的手工焊焊條作為高溫合金類大口徑、厚壁部件的焊接填充材料，而高性價比使得鎳鐵基高溫合金材料成為焊接高溫合金理想的填充材料。

不同于傳統耐熱鋼類焊條，在高溫合金焊條(芯)中合金元素成分含量多，焊接冶金過程復雜，易發生燒損。因而，焊條藥皮(成分)的設計既要保證工藝焊接性，同時也要考慮使用焊接性，進而確保焊芯向熔池穩定過渡。

發明內容

本發明是針對現有的鎳基高溫合金焊條無法滿足服役溫度，且價格高的問題，提出了一種成分設計合理、性價比高的700℃級超超臨界電站鍋爐用鎳鐵基高溫合金焊條。

為達到上述目的，本發明的技術方案為：

一種700℃級超超臨界電站鍋爐用鎳鐵基高溫合金焊條，按重量百分比焊芯由以下成分制成：Fe 15％-20％，Cr 19％-23％，Al 1.8％～2.4％，Ti 2.1％～2.5％，且Ti/Al≥1，Mo 3.0％-5.2％，W＜0.4％，Si≤0.2％，Mn≤0.5％，C 0.03％-0.05％，B 0.001-0.003％，其余為Ni，其他雜質元素總和＜0.2％；按重量百分比焊條藥皮由以下成分制成：金紅石10％～19％；碳酸鈣20％～25％；藻酸鹽0.5％～1.5％；氟化鈣20％～25％；白云石2％～12％；氟化鋇2％～4％；碳酸鋇3％～5％；碳酸鈉1％～2％；石英粉6％～11％；鈦鐵3％～6％；鋁粉0.5％～2.5％；鉬鐵3％～6％；氧化鋯1％～2％，以及粘結劑。

本發明進一步的改進在于，其特征在于焊芯中Ti/Al＞1，Ni/Fe＞1。

本發明進一步的改進在于，藥皮中碳酸鈣/氟化鈣＝1，鈦鐵/鉬鐵＝1。

本發明進一步的改進在于，該焊條形成的焊縫熔敷金屬為雙相結構，基體是無序面心結構的奧氏體(γ)，奧氏體中彌散分布著有序結構的強化相γ′(Ni₃(Al,Ti))。

本發明進一步的改進在于，該焊條熔敷金屬在700℃時的屈服強度不低于500MPa。