一種鎳合金耐高溫焊絲的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于焊接技術領域，涉及一種焊絲，更具體地說是鎳合金焊絲，尤其涉及一 種鎳合金耐高溫焊絲及其制備工藝。
【背景技術】
[0002] 高溫、高壓、易燃、易爆是乙烯裝置的特點。乙烯裂解過程的工作條件極為苛刻，其 服役條件不僅溫度高，處于急冷急熱的疲勞狀態，同時且還受到燃氣介質的熱氣蝕作用，一 般珠光體耐熱鋼、強化不銹鋼等都滿足不了這種結構性能要求，因此，在設備組裝焊接的過 程對焊絲提出更高的要求。
[0003] 目前，為滿足上述要求，國內企業的焊絲一般從國外進口，耽誤工期進程，增加生 產成本，其焊絲均采用高鉻鎳高溫合金材質的焊絲，但高鉻鎳高溫合金化學成分復雜，隨使 用條件不同，合金具有不同的組織狀態，特別是含碳量及合金含量增大，焊接接頭的質量控 制難度加大，而且高鉻鎳高溫合金在焊接過程中焊縫金屬具有較大的結晶裂紋傾向，此外 還存在焊縫氣孔、焊接接頭的腐蝕、焊接接頭的雜質夾雜等問題。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種鎳合金耐高溫焊絲，本發 明制備的焊絲可以取代進口，焊絲性能優于國外同類型產品，降低制造企業的生產成本，從 根本上解決由于焊絲性能差造成的焊接問題。
[0005] 本發明的技術方案是這樣實現的：
[0006] -種鎳合金耐高溫焊絲，所述焊絲的化學成分質量百分比為：C0.40-0.45%， MnL00-1. 50%,Si1. 00-1. 50%,Cr24. 50-26. 00%,Ni34. 00%-36. 00% ,Ti^ 0. 15%, S蘭0? 02%，P蘭0? 025%，Y蘭0? 10%，Zr蘭0? 1%，余者為Fe,以及其他不可避免的雜質 元素。
[0007] 所述焊絲的化學成分質量百分比為：C0. 42-0. 44%，MnL20-1. 40%，Si 1. 10-1. 40 %,Cr25. 00-25. 80 %,Ni34. 50%-35. 50 % ,Ti^ 0. 15 %,S^ 0. 02 %, P蘭0? 025%，Y蘭0? 10%，Zr蘭0? 1%，余者為Fe,以及其他不可避免的雜質元素。
[0008] 所述焊絲的化學成分質量百分比為：C0. 43%，MnL30%，Si1. 20%，Cr 25. 40%，Ni35. 00%，Ti0? 15%，S0? 02%，P0? 025%，Y0? 10%，ZrO. 01%，余者為Fe， 以及其他不可避免的雜質元素。
[0009] 單從焊接性的角度來說主要是鉻、鐵、鈦、硫、磷、碳、硅等元素。總體上講鉻、鐵、錳 等對于合金性能、焊接性是有利的，而硫、磷、碳、硅等元素則不利。
[0010] 鈦既可脫氧產生氧化物又可產生時效強化作用，同時可減少焊縫金屬產生氣孔、 疏松等缺陷，但僅是微量元素，含量過多則降低焊縫金屬性能，錳、硅聯合脫氧也是最有效 的脫氧劑。
[0011] 磷、硫在焊接高鉻鎳合金時對焊縫金屬的影響比其它的合金元素更為敏感。首要 問題是焊縫的結晶裂紋。磷、硫在高鉻鎳合金中的溶解度很小，但卻易形成晶界偏析，產生 低熔點共晶的硫化物，促進結晶裂紋的產生。因此必須在焊接材料、焊接過程中控制含磷、 硫量。
[0012] 組份中C可以同合金元素形成MC、M6C、1123(：6等碳化物，一方面固溶于奧氏體中， 起固溶強化作用，另一方面，合理分布于晶界能阻止晶界滑移，并同合金生成間隙相強化晶 界，來保證合金的高溫性能，同時高的Ni含量可形成純奧氏體相；Cr的加入可保證有高的 抗氧化性，并可提高Ni的奧氏體化的能力，抑制〇脆性相的形成，保持了奧氏體的穩定性； Y和Zr的加入，可與碳形成細小的一次碳化物固溶于奧氏體，固溶強化提高合金強度，而且 在使用中，使基體析出細小的％ 3(：6型碳化物和二次MC型碳化物。
[0013] 所述的鎳合金耐高溫焊絲的制備方法，包含如下工藝步驟：
[0014] (1)合金熔煉：依據焊絲化學成分的質量百分比配料，將原料投入真空感應爐熔 煉后，澆注成電極棒；
[0015] 采用真空冶煉工藝，有利于氣體含量的降低，避免合金元素鈦等的氧化。
[0016] (2)電渣重熔：采用電渣重熔設備，將步驟⑴所述電極棒的表面打磨處理后 作為電極插入熔渣內，熔渣采用CaF2、A1203、CaO渣系，渣系中CaF2的質量百分比含量為 75% -85%，Al2O3的質量百分比含量為12% -18%，CaO的質量百分比含量為4% -6%，停 電冷卻時間：5min-10min，脫錠，冷卻至常溫，得到合金錠；
[0017] (3)熱鍛開坯：將所述合金錠放入初始溫度< 600°C的加熱爐內加熱，升溫至 1180°C-1250°C，保溫時間：55min-75min，后進行鍛造，鍛造成合金坯，冷卻至常溫；
[0018] (4)熱乳退火：將步驟⑶所述的合金坯加熱至IKKTC_1160°C進行熱乳，熱乳成 盤元絲材，在空氣中冷卻至常溫；
[0019] (5)酸洗、修磨：將盤元絲材用硫酸進行酸洗，然后修整打磨；
[0020] (6)冷拉：采用現有的冷拉工藝，將盤元絲材逐步拉細，直至絲材直徑< 3mm;
[0021] (7)氫退：將冷拉處理后的盤元絲材氫退處理后，即得鎳合金耐高溫焊絲；制備的 焊絲的力學性能要求為。
[0022] 本發明制備焊絲的力學性能為：屈服強度200_400Mpa，抗拉強度450_600Mpa，延 伸率 10-30%。
[0023] 采取氫退工藝，可降低焊絲的硬度，提高塑性、消除應力、優化金相組織結構，使得 焊絲表明光亮、柔軟、無磁性，使得焊絲抗疲勞性能好，延力大。
[0024] 所述工藝步驟中：步驟（2)渣系中CaF2的質量百分比含量為78% -82%，Al203 的質量百分比含量為14% -16%，CaO的質量百分比含量為4. 5% -5. 5%，停電冷卻時間： 6min_8min;步驟（3)中保溫時間：60min_70min;步驟（4)中合金還加熱至1110°C_1140°C 進行熱乳。
[0025] 與現有技術相比較，本發明具有的有益技術效果：
[0026] (1)本發明的鎳合金耐高溫焊絲中加入的稀土金屬釔，加強了合金焊絲的塑性和 耐高溫性能，加入金屬釔后其材質的延伸率增加了 15%，降低生產拉制難度；鍛造的溫度 由原先加熱溫度IKKTC-1150°C提升到1200°C-1250°C，提高率9%，提高合金錠的開坯溫 度，降低開坯難度，焊絲的延伸率增加5%。
[0027] (2)本發明的合金焊絲中添加釔、鈦和鋯共同起強化作用，具有出色的抑制焊縫金 屬具有的較大結晶裂紋傾向，增強抗點蝕和縫隙腐蝕能力。
[0028] (3)本發明對錳和硅的含量嚴格控制，錳和硅聯合脫氧是最有效的脫氧劑，為了保 證在錳和硅含量減少同時又不影響焊絲的金屬性能，本發明在制備工藝步驟中采用真空冶 煉工藝，有利于氣體含量的降低，避免合金元素鈦等的氧化。
[0029] (4)本發明制備工藝步驟中采取氫退工藝，降低焊絲的硬度，提高塑性、消除應力、 優化金相組織結構，使得焊絲表明光亮、柔軟、無磁性，使得焊絲抗疲勞性能好，延力大。
[0030] (5)對焊接接頭進行常溫和高溫力學性能的測試，獲得了常溫和高溫下都滿足使 用要求的焊接接頭。焊接質量優良，焊接生產效率較高，焊縫外觀質量漂亮。
【具體實施方式】
[0031] 原材料說明：本發明的原材料采用鉻元素為金屬鉻，純度含量多99% ;鎳元素為 金川鎳，純度多99.9% ;鈦元素為海綿鈦，純度含量多99% ;釔元素為金屬釔，純度含量 多99 % ;鋯元素為硅鋯合金，純度含量60 %，均為市售，可以直接使用。
[0032] 下面結合具體實施例對本發明作進一步的詳細說明，但并不構成對本發明的任何 限制。
[0033] 實施例1
[0034]一種鎳合金耐高溫焊絲，焊絲的化學成分質量百分比為：C0. 40%，MnL00%，Si 1.00%，Cr24.50%，Ni34.00%，Ti0.15%，S0.02%，P0.025%，Y0.10%，Zr0.01%，余 者為Fe。
[0035] 鎳合金耐高溫焊絲的制備方法，包含如下工藝步驟：
[0036] (1)合金熔煉：依據焊絲的化學成分質量百分比進行配料，將原料投入真空感應 爐熔煉后，澆注成電極棒；
[0037] (2)電渣重熔：采用電渣重熔設備，將步驟⑴所述電極棒的表面打磨處理后作為 電極插入熔渣內，熔渣采用CaF2、Al203、CaO渣系，渣系中CaF2的質量百分比含量為76 %， Al2O3的質量百分比含量為18%，CaO的質量百分比含量為6%，停電冷卻時間：5min，脫錠， 冷卻至常溫，得到合金錠；
[0038] (3)熱鍛開坯：將所述合金錠放入初始溫度500 °C的加熱爐內加熱，升溫至 12KTC，保溫時間：55min，后進行鍛造，鍛造成合金坯，冷卻至常溫；
[0039] (4)熱乳退火：將步驟（3)所述的合金坯加熱至IKKTC進行熱乳，熱乳成盤元絲 材，在空氣中冷卻至常溫；
[0040] (5)酸洗、修磨：將盤元絲材用硫酸進行酸洗，然后修整打磨；
[0041] (6)冷拉：采用現有的冷拉工藝，將盤元絲材逐步拉細，直至絲材直徑3mm ;
[0042] (7)氫退：將冷拉處理后的盤元絲材氫退處理后，即得鎳合金耐高溫焊絲。
[0043] 制備的焊絲的力學性能為：屈服強度200Mpa，抗拉強度450Mpa，延伸率10%。
[0044] 實施例2
[0045] 一種鎳合金耐高溫焊絲，焊絲的化學成分質量百分比為：C0. 45%，MnL50%，Si 1.50%，0 26.00%，附36.00%，110.10%，5 0.01%，？0.020%，￥0.09%，2『0.008%，余 者為Fe。
[0046]鎳合金耐高溫焊絲的制備方法，包含如下工藝步驟：
[0047] (1)合金熔煉：依據焊絲的化學成