提高室溫抗拉強度的不銹鋼埋弧焊焊帶的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及的是一種焊接材料，特別是一種不銹鋼埋弧焊焊帶。
【背景技術】
[0002] AP1000和AP1400核電設備制造對焊接技術提出了許多新要求，例如，核一級設 備中壓力容器、穩壓器以及蒸發器下封頭的不銹鋼帶極內壁堆焊需要考核拉伸性能，其焊 接方法為埋弧焊，焊接材料為EQ308L焊帶+配套埋弧焊劑，其堆焊金屬需要經歷熱處理 (熱處理溫度為595°C~620°C)，設計要求焊后和熱處理后熔敷金屬的室溫抗拉強度均 多520MPa。現有焊接材料焊后和熱處理后的抗拉強度不能滿足技術要求，例如某企業曾使 用多種商業用EQ308L焊帶+配套埋弧焊劑進行試驗，在不同的焊接參數下，熔敷金屬熱處 理后抗拉強度范圍為490MPa~520MPa，不能滿足產品需求。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于提供一種和埋弧焊劑形成的熔敷金屬焊后和熱處理的各項指 標，尤其是室溫抗拉強度指標能滿足相關技術要求的提高室溫抗拉強度的不銹鋼埋弧焊焊 帶。
[0004] 本發明的目的是這樣實現的：
[0005] 本發明的提高室溫抗拉強度的不銹鋼埋弧焊焊帶的質量百分數為：C< 0. 020， Si:0· 30-0. 65,Μη:1· 0-2. 5,S彡 0· 01，P彡 0· 025,Cr:19· 5-21. 0,Ni:9· 0-11. 0， Mo彡 0· 50,Cu彡 0· 50,Co彡 0· 05,N:0· 07-0. 20,其余為Fe。
[0006] 本發明提供了一種成分和性能滿足AP1000和AP1400技術要求的不銹鋼埋弧焊 焊帶，其特點是該焊帶和埋弧焊劑形成的熔敷金屬焊后和熱處理的各項指標，尤其是室溫 抗拉強度指標依然滿足相關技術要求。焊后和經熱處理后，熔敷金屬室溫力學性能如下： Rn> 520MPa，Rp〇.2> 260MPa，A4> 35%。
[0007] 本發明焊帶的合金類型是308L，對應的標準要求是美國標準ASMEII卷C篇 A5. 9-2007中的EQ308L焊帶，其化學成分的具體要求見表1。標準對焊帶的化學成分要求 基本一致，其共同特點是對N含量沒有提出具體要求。造成現有商用埋弧焊EQ308L焊帶+ 配套埋弧焊劑的熔敷金屬室溫抗拉強度不足的原因是焊帶中提高強度的元素含量不足，尤 其是合金元素N含量的不足。現有焊帶的N含量大多數小于0. 05%，其熔敷金屬的抗拉強 度不足520MPa，不能滿足AP1000和AP1400設備制造技術要求。本發明通過精確控制氮含 量，并適當控制其它影響強度的合金元素，提出了新的不銹鋼埋弧焊焊帶，其化學成分滿足 合金308L的要求，焊后和熱處理后熔敷金屬室溫抗拉強度也滿足AP1000和AP1400的技術 要求，解決了工程難題。
[0008] 焊帶中主要元素的作用如下：
[0009] C:固溶強化元素，可以提高奧氏體不銹鋼焊縫強度。但隨著含量增加，焊縫金屬中 開始析出碳化物，降低焊縫的抗腐蝕能力。因此，C的含量應為< 0. 020%。
[0010] N:奧氏體形成元素。在不銹鋼中可以通過固溶強化作用，提高焊縫強度。含量過 低，焊縫強度不夠。含量過高，可能因焊縫中鐵素體含量的不足，引起焊接熱裂紋；也可能因 焊接過程中氣體形態的N來不及排出，產生氣孔或針狀氣孔等焊接缺陷。因此，N的含量應 在0.07% -0.20%范圍內。
[0011] 本發明與現有技術相比，通過調整焊帶的化學成分，尤其是控制N含量在適當的 范圍內，有效地提高了熔敷金屬的室溫抗拉強度，使得熔敷金屬各項性能滿足技術條件，解 決了AP1000和AP1400核電設備制造中不銹鋼帶極埋弧內壁堆焊強度低的技術難題。
【具體實施方式】
[0012] 下面舉例對本發明做更詳細的描述。
[0013] 實施例1，不銹鋼埋弧焊焊帶分的質量百分數為：C彡0. 10,Si:0. 45,Mn:2. 23， S彡 0· 005，P彡 0· 01，Cr:19. 84，Ni:10. 42，Mo彡 0· 01，Cu彡 0· 01，C〇 彡 0· 01，N:0· 10,其 余為Fe。
[0014] 實施例2,不銹鋼埋弧焊焊帶分的質量百分數為：C彡0.，10,Si:0. 40,Μη:1. 71， S彡 0· 006，P彡 0· 01，Cr:20. 73，Ni:10. 14，Mo彡 0· 01，Cu彡 0· 01，C〇 彡 0· 01，N:0· 13,其 余為Fe。
[0015] 為了確定本發明的適用性，選擇3種焊帶進行試驗，分別說明對比例和發明示例， 3種焊帶的化學成分同時滿足美國標準ASMEII卷C篇A5. 9-2007的技術要求，具體結果見 表1。
[0016] 試驗用3種焊帶的規格均為0.5X60mm，配套焊劑為SJ303HR燒結焊劑。焊接工藝 參數為：焊接電流700-800A，電弧電壓25-27V，焊接速度140mm/min，層間溫度< 177°C。分 別測量了焊后和熱處理后熔敷金屬力學性能和腐蝕性能。熱處理工藝為：425°C以下入爐、 加熱溫度608°C、保溫時間40小時、升降溫速率為55°C/小時，425°C以下出爐空冷。腐蝕 試驗按照ASTMA262E法的要求進行，3種熔敷金屬均無晶間腐蝕傾向。按照WRC-92圖法計 算了 3種熔敷金屬的鐵素體含量，計算結果見表2。
[0017] 表1焊帶化學成分（wt% )
[0018]
[0019]
[0020] 表2恪敷金屬試驗結果
[0021]
[0022] 表2是對比例和發明示例烙敷金屬焊后和熱處理后的力學性能數據。從表2可見， 對比例的室溫焊態抗拉強度僅為500MPa、室溫熱處理態抗拉強度為510MPa，不滿足權利要 求，兩個發明示例的室溫焊態抗拉強度分別為540MPa和550MPa、室溫熱處理態抗拉強度分 別為530MPa和570MPa，強度有一定提高，且滿足權利要求。
[0023] 比較表1中的化學成分可知，三個示例的C含量很低，且差別不大，對強度沒有顯 著影響；發明示例的N高于對比例，由前述的分析可知，這是發明示例熔敷金屬抗拉強度提 尚的主要原因。
[0024] 對比表1和表2的數據結果可以發現，隨著N含量的增加，熔敷金屬抗拉強度增 加，說明適當控制N含量是提高本發明熔敷金屬強度的主要手段。
【主權項】
1. 一種提高室溫抗拉強度的不銹鋼埋弧焊焊帶，其特征是質量百分數為：c< 0. 020， Si:0· 30-0. 65,Μη:1. 0-2. 5,S彡 0· 01，P彡 0· 025,Cr:19. 5-21. 0,Ni:9. 0-11. 0， Mo彡 0· 50,Cu彡 0· 50,Co彡 0· 05,N:0· 07-0. 20,其余為Fe。2. 根據權利要求1所述的提高室溫抗拉強度的不銹鋼埋弧焊焊帶，其特征是質量百分 數為：C彡 0· 10，Si:0· 45，Mn:2. 23，S彡 0· 005，P彡 0· 01，Cr:19. 84，Ni:10. 42，Mo彡 0· 01， Cu彡 0· 01，Co彡 0· 01，N:0· 10,其余為Fe。3. 根據權利要求1所述的提高室溫抗拉強度的不銹鋼埋弧焊焊帶，其特征是質量百分 數為：C彡 0·，10，Si:0· 40，Mn:1. 71，S彡 0· 006，P彡 0· 01，Cr:20. 73，Ni:10. 14，Mo彡 0· 01， Cu彡 0· 01，Co彡 0· 01，N:0· 13,其余為Fe。
【專利摘要】本發明提供的是一種提高室溫抗拉強度的不銹鋼埋弧焊焊帶。質量百分數為：C≤0.020，Si：0.30-0.65，Mn：1.0-2.5，S≤0.01，P≤0.025，Cr：19.5-21.0，Ni：9.0-11.0，Mo≤0.50，Cu≤0.50，Co≤0.05，N：0.07-0.20，其余為Fe。焊后和經熱處理后，熔敷金屬室溫力學性能如下：Rm≥520MPa，Rp0.2≥260MPa，A4≥35％。與現有技術相比，提高了室溫的抗拉強度，滿足AP1000和AP1400核電設備制造要求。
【IPC分類】B23K35/30
【公開號】CN105252170
【申請號】CN201510607717
【發明人】徐鍇, 顧國興, 陳波, 黃逸峰, 鄒力維, 景益, 王純, 余燕, 鄭慶銘, 張俊寶, 張昕
【申請人】機械科學研究院哈爾濱焊接研究所, 上海核工程研究設計院, 哈爾濱威爾焊接有限責任公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年9月22日