[發明專利]一種630℃超超臨界G115耐熱鋼用焊絲及制備和GTAW使用方法

有效

• 申請號: 202210017856.4
• 申請日: 2022-01-07
• 公開（公告）號: CN114161027B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 王超;王建武;劉青;徐立業;張江山
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/40;B23K9/167;B23K9/235;B23K35/38
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供了一種630℃超超臨界G115耐熱鋼用焊絲及制備和GTAW使用方法，屬于焊接材料領域。所述的焊絲，其化學成分重量百分比為：C：0.07~0.13%、Cr：8.60～9.20%、Ni：0.10～0.40%、Mn：0.30~0.60%、Co：2.80～3.20%、W：2.50～2.79%、Nb：0.025~0.040%、N:0.002~0.006%、V：0.16～0.25%、B：0.006～0.012%、Si：≤0.20%、P≤0.006%、S≤0.0010%、O≤0.0010%、余量為Fe和不可避免的雜質元素。優點在于，焊絲具有良好的焊接工藝和成形性能，其焊接接頭和熱影響區無裂紋，且具有優異的沖擊性能和高溫力學性能，焊接接頭650℃高溫屈服強度≥275MPa、室溫沖擊功≥190J。本發明因材料的成分配置合理、制備工藝先進、GTAW焊接工藝操作性強，三者共同作用能夠滿足630℃超超臨界電站發展要求和提高電站設備材料性能。

技術領域

本發明屬于焊接材料領域，具體涉及一種超超臨界耐熱鋼用鐵基合金焊絲，主要用于630℃超超臨界電站用主設備蒸汽管道同種鋼的焊接使用。

背景技術

現階段中國的能源結構模式依然是火力發電為主，而中國雙碳目標的提出對火力發電燃煤效率提出了更高要求。目前我國已經批準建造630℃超超臨界發電示范機組，主蒸汽管道材料選用鋼鐵研究總院和寶鋼聯合生產的G115耐熱鋼。與G115耐熱鋼主蒸汽管道相焊接匹配的焊絲產品、焊接工藝和焊后熱處理工藝也處于研發階段。國內也有部分單位進行了G115耐熱鋼焊接相關研究實驗。

背景技術文件一種超超臨界燃煤電站耐熱鋼用光亮焊焊絲，專利號ZL201810771597.8。此發明公布了一種超超臨界燃煤電站耐熱鋼用光亮焊焊絲成分配比及其制造方法，并闡述了各元素的作用，也對焊絲制作過程進行了描述。

背景技術文件一種鍋爐管道用G115鋼的焊接工藝，專利號ZL201610998356.8。此發明為630℃及以上超超臨界鍋爐用候選新型馬氏體鋼G115的焊接提供一種新的焊接工藝，并對焊接工藝、焊接層間溫度和焊后熱處理工藝做了初步探討。

經過文獻調研和焊接實驗研究，現階段，G115耐熱鋼焊接存在的主要問題包括以下幾個方面：1）焊接接頭焊縫區、融合區和熱影響區易出現微裂紋，裂紋中W元素偏聚現象明顯，且有夾雜物存在；2）焊后熱處理工藝范圍大，溫度高，不利于生產現場實施；3）焊接熱處理后，焊接接頭高溫力學性能較低，且焊接接頭沖擊韌性值較低，穩定性差。亟需在焊絲成分設計、焊絲產品制備和焊接工藝優化方面做細化研究，以滿足制造標準要求。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種630℃超超臨界G115耐熱鋼用焊絲及制備和GTAW（鎢極惰性氣體保護焊）使用方法，焊絲化學成分重量百分比為：C：0.07~0.13%、Cr：8.60～9.20%、Ni：0.10～0.40%、Mn：0.30~0.60%、Co：2.80～3.20%、W：2.50～2.79%、Nb：0.025~0.040%、N:0.002~0.006%、V：0.16～0.25%、B：0.006～0.012%、Si：≤0.20%、P≤0.006%、S≤0.0010%、O≤0.0010%、余量為Fe和不可避免的雜質元素。優點在于，焊絲具有良好的焊接工藝和成形性能，焊后焊縫區、融合區和熱影響區無裂紋，具有優異的沖擊和高溫力學性能，焊接接頭650℃高溫屈服強度≥275MPa、室溫沖擊≥190J。本發明因材料的成分配置合理、制備工藝先進、GTAW焊接方法操作性強，三者共同作用能夠滿足630℃超超臨界電站G115耐熱鋼發展要求和提高電站設備材料性能。

為達到上述目的，本發明的技術方案是：