專利名稱:一種p92鋼埋弧焊焊絲的制作方法
技術領域:
本發明涉及P92鋼的焊接材料,特別涉及一種應用于P92鋼埋弧焊工藝的焊接材料。
背景技術:
P92鋼是在P91鋼的基礎上添加一定量的鎢元素、適當降低鉬元素含量、添加微量硼元素而得到的一種新型馬氏體耐熱鋼,被廣泛用于超超臨界鍋爐主蒸汽管、集箱等厚壁管道。埋弧焊作為一種機械化焊接方法,具有生產效率高、焊縫質量高和勞動條件好的優點,在鍋爐部件制造中具有顯著的技術和成本優勢。但是,埋弧焊的焊縫韌性偏低,影響了埋弧焊這一高效焊接方法在鍋爐制造中的應用。目前P92鋼埋弧焊焊絲大多采取與P92鋼成分相近的合金化設計,并在P92鋼基礎上添加一定的鎳、 錳元素來改善焊縫韌性,但效果有限,而且若鎳、錳元素含量過大會導致Ac1相變點明顯降低,影響了焊后熱處理工藝的實施,給焊接接頭的高溫性能帶來不利影響(Brilhl. Verhalten des 9% -ChromstahlesXlOCrMoVNb91 und seiner Schwei β verbindungen im Kurz-undLangzeitversuch. Dissertation, Graz 1989)。
發明內容
針對現有技術的不足,本發明提供了一種高焊縫韌性的P92鋼埋弧焊焊絲。本發明解決該技術問題所采用的技術方案是一種P92鋼埋弧焊焊絲,其化學組成成分及其質量百分比如下C 0. 06 0. 08%,Si ≥ 0. 40%,Mn 0. 4 1. 0%,P ≥ 0. 015%,S ≥ 0. 015%, Cr 9. 0 10%,Mo 0. 3 0. 6%,V 0. 15 0. 25%, W :1· 5 2. 0%, Ni ≥ 0. 6%, Nb 0. 03 0. 07%, Co 0. 8 1. 0%,B 0. 001 0. 005%, N 0. 03 0. 07%,余量為鐵。根據焊接冶金理論,適當降低含碳量可以提高焊縫韌性,但過低的含碳量會影響焊縫金屬高溫蠕變斷裂強度,目前P92鋼焊絲中碳的質量百分含量一般控制在0. 1 0. 12%,為了提高焊縫韌性又不影響焊縫金屬高溫蠕變斷裂強度,本發明在現有P92鋼埋弧焊焊絲的成分基礎上適當降低了含碳量,將本發明焊絲中碳的質量百分含量控制在 0. 06 0. 08%。焊接后因為冷卻速度較快,在焊縫金屬中易形成δ鐵素體,由于δ鐵素體是一種 脆性相,焊縫中若出現較多δ鐵素體,將明顯降低焊縫韌性(Naoi H, MimuaH, Ohgami M, Morimoto H, Tanaka T, Yazaki Y NF616 pipe production and propertiesand welding consumable development. Conference New Steels for Advanced Plant upto 620°C, Erai,London,1995),為了提高焊縫韌性,需要加入一定量的奧氏體化元素來抑制δ鐵素體的形成。本發明采取加入奧氏體化元素鈷,鈷的加入在抑制S鐵素體形成的同時又幾乎不降低Ac1相變點,在保證了焊接接頭高溫性能的同時,可提高焊縫韌性。與現有技術相比,本發明具有以下優點和有益效果
本發明焊絲是在現有P92鋼埋弧焊焊絲的成分基礎上,通過適當降低碳含量、加入適量鈷元素的方法得到一種新組份的埋弧焊焊絲,將本發明焊絲用于埋弧焊焊接中,在保證焊接接頭高溫性能的前提下,提高了焊縫韌性,保證埋弧焊這一高效焊接方法在鍋爐制造中的應用。
圖1為本發明焊絲焊縫金屬的顯微組織;圖2為本發明焊絲與英國Metrode公司的9CrWV型焊絲的焊縫金屬常溫沖擊韌性平均值對比;圖3為以本發明焊絲為焊接材料的P92埋弧焊接頭的持久強度曲線。
具體實施例方式為了更好的理解本發明,下面結合實施例對本發明做進一步的說明。實施例按質量百分比取C 0. 08 Si 0. 30 Mn :0. 78 P :0. 007 S 0. 003 Cr 9. 50 Mo 0. 30 V 0. 2 W 1. 52 Ni :0. 52 %, Nb :0. 033 Co 0. 91%, B 0. 0038%, N 0. 057%、余量為Fe,用常規電爐冶煉法冶煉,經退火后在拉絲機上拉拔制成直徑為Φ 2. 4mm的焊絲。以所得焊絲為焊接材料,以堿性氟化物為燒結焊劑,對Φ325mmX71mm的P92管道進行對接埋弧焊工藝試驗,坡口為U型,焊接工藝參數為焊接電流370 390A、焊接電壓 30 36V、焊接速度13 22m/h、預熱溫度200 250°C、層間溫度沘0 320°C,焊后進行 755°C X5h的熱處理,然后對焊接接頭和焊縫作如下性能檢測1)按DL/T820-2002《鋼制承壓管道對接焊接接頭超聲波檢驗技術規程》對焊縫進行UT探傷,超聲探傷結果為I級;2)在光學顯微鏡下觀察焊縫的顯微組織,見圖1所示,結果表明焊縫組織為馬氏體,未發現S鐵素體,該結果滿足DL/T438-2009《火力發電廠金屬技術監督規程》規定的焊縫金相組織中的δ鐵素體含量不超過8%的要求;3)按GB/D651-1989《焊接接頭拉伸試驗方法》和GB/T228-2002《金屬材料室溫拉伸試驗方法》的相關規定對焊接接頭進行常溫拉伸試驗測量抗斷強度,試驗結果見表1, 結果符合DL/T868-2004《焊接工藝評定規程》、ASME335的技術要求;4)按GB/I^653-1989《焊接接頭彎曲及壓扁試驗方法》和GB/T14452-93《金屬彎曲力學性能試驗方法》的規定對焊接接頭進行彎曲試驗,試驗結果見表2,結果符合DL/ T868-2004《焊接工藝評定規程》的技術要求。5)按照GB/D650-1989《焊接接頭沖擊試驗方法》的規定對焊接接頭進行沖擊試驗測試沖擊韌性,采用夏比(Charpy) V形缺口試樣為標準試樣,缺口開在焊縫,沖擊試驗方法、試驗設備以及試驗溫度等按GB/T229-1994《金屬夏比缺口沖擊試驗方法》進行,試驗結果見表3,沖擊試驗結果大于41J,滿足DL/T868-2004《焊接工藝評定規程》的技術要求;6)采用圓形比例試樣,按GB/T4338-1995《金屬材料高溫拉伸試驗》規定進行焊接接頭高溫拉伸試驗,試驗溫度為600°C,試驗結果見表4,結果符合EW0216標準對該試驗溫度下屈服強度的技術要求;
7)按照GB/T 2039-1997《金 屬高溫蠕變及持久強度試驗方法》,對焊接接頭進行600°C、1萬小時以上的高溫持久強度試驗,接頭持久強度曲線見圖3,該曲線可由公式 Igo = 2. 4353-0. 07041g τ表示,其中,ο為試驗應力(單位MPa),τ為破斷時間(單位小時),表5比較了接頭和母材在600°C下1萬小時和10萬小時的持久強度,并計算了接頭的熱強系數,其中10萬小時數據為公式推導結果,母材的數據來源于歐洲蠕變委員會 (ECCC) 2003年數據,接頭熱強系數的計算公式為接頭熱強系數=接頭持久強度/母材持久強度。表1焊接接頭常溫拉伸試驗結果(橫向)
ι Μ 抗斷強度實測值‘磯抗斷強度平均值 (單位MPa)(單位MPa)----
725焊縫
焊接接頭--750
780母材表2焊接接頭彎曲試驗結果
試樣彎曲類型彎曲角度結果焊接接頭-1未裂
焊接接頭-2D=3t 側彎50。 未裂
焊接接頭-3未裂表3焊縫沖擊試驗結果
、試驗溫度沖擊韌性實測值沖擊韌性平均值
#(單位°C)(單位J)(單位J)焊縫-125138,112,142131 焊縫-2 0 106,58,120 95 焊縫-3 -20 70,42 56表4焊接接頭高溫拉伸試驗結果
i式樣jj斷后伸長率斷面收縮率
(單位MPa)(單位MPa)_____
焊接接頭35537041%68%表5焊接接頭熱強系數的計算
權利要求
1. 一種P92鋼埋弧焊焊絲,其特征在于,其化學組成成分及其質量百分比如下c 0. 06 0. 08%, Si ^ 0. 40%, Mn :0. 4 1. 0%, P ^ 0. 015%, S ^ 0. 015%, Cr :9. 0 10%,Mo 0. 3 0. 6%, V 0. 15 0. 25%, W :1. 5 2. 0%, Ni ^ 0. 6%, Nb :0. 03 0. 07%, Co :0. 8 1. 0 %,B 0. ΟΟΓΟ. 005%, N :0. 03 0. 07%,余量為鐵。
全文摘要
本發明公開了一種P92鋼埋弧焊焊絲,其化學組成成分及其質量百分比如下C0.06~0.08%,Si≤0.40%,Mn0.4~1.0%,P≤0.015%,S≤0.015%,Cr9.0~10%,Mo0.3~0.6%,V0.15~0.25%,W1.5~2.0%,Ni≤0.6%,Nb0.03~0.07%,Co0.8~1.0%,B0.001~0.005%,N0.03~0.07%,余量為鐵。將本發明焊絲用于埋弧焊焊接中,在保證焊接接頭高溫性能的前提下,提高了焊縫韌性,保證埋弧焊這一高效焊接方法在鍋爐制造中的應用。
文檔編號B23K35/30GK102189352SQ201010510409
公開日2011年9月21日 申請日期2010年10月15日 優先權日2010年10月15日
發明者劉洪 , 劉自軍, 曾會強, 潘乾鋼, 王學, 陶永順 申請人:東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司