鎳基合金用的藥芯焊絲的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于焊接材料領域，特別涉及一種適用于鎳鉻鉬系鎳基合金用藥芯焊絲。
【背景技術】
[0002]隨著現代工業的發展對材料的要求越來越高，為了滿足各種各樣苛刻的使用條件，各種新型材料的研究和開發得到了極大的重視，其相應的焊接材料也得到了相應的發展，焊接材料的產品結構和品種發生了很大的變化，新型高效的焊接材料有長足的進步并得到了廣泛的應用，其中應用最廣泛的新型特種焊接材料是不銹鋼焊接材料和鎳基合金焊接材料。
[0003]鎳基耐蝕合金優異性能的普遍認可使其應用領域不斷地拓展，多年的研究與應用表明，鎳基合金是最能適應各種嚴酷環境(高溫、高壓、高化學濃度)下的優良的耐蝕材料，有時是唯一的選擇。現代工業技術下苛刻的介質環境(多種性質介質共存、高溫高壓、高輻射等)要求耐蝕合金有更大的通用性。鎳及鎳合金焊材廣泛應用于如離岸鉆井平臺，陸基或船基燃汽輪機，各種航天、航空發動機的高溫燃燒室、核電、熱電廠的煙氣脫硫設備、汽車的新型排氣系統、軍用武器裝備以及石油精煉及各種化工設備等。例如其中鎳鉻鉬系的625合金其具有優良的耐氯離子氧化-還原復合腐蝕、耐海水腐蝕，且其熱強度高，使其在海洋工程、石油化工、核電等領域具有良好的應用前景。
[0004]現有技術公開了諸多鎳基焊接材料。
[0005]例如，CN1496781A(03159455.7，法瑪通)公開了一種合金，含有以重量計:低于0.05%碳，0.015-0.5%硅，0.4-1.4%錳，28-31.5%鉻，8-12%鐵，2-7%鉬，0-0.75%鋁，0-0.8%鈦，銀和鉭的總量為0.6-2%，銀和鉭與娃的百分比值至少為4，低于0.04%氮，0.0008-0.0120%鋯，0.0010-0.0100% 硼，低于 0.01%硫，低于 0.020%磷，低于 0.30%銅，低于0.15%鈷和低于0.10%鎢，合金的余下部分除了總含量至多0.5%的不可避免的雜質之外，均為鎳。所述合金專門用來制備用于氣體保護電焊接核反應堆，更具體地是加壓水冷核反應堆的元件或組件的焊絲。
[0006]CN102922168B(201210426322.3，大西洋)公開了一種鎳鉻鐵合金鋼焊接用鎳基焊條，包括重量百分比含量為:2.5 < Mn <4.0、15.0 < CrS 18.0 ^ 2.0 < Fe < 5.0.4 < Ti <1.0^1.5<Nb< 2.5^Co<0.05^Cu<0.30^C<0.04^S<0.010^P< 0.025^Si <0.20、余量為Ni的焊芯；藥皮中各成分的重量百分比分別為:金紅石粉20?35%、冰晶石粉15?30%、大理石粉20?35%、鈦鐵礦粉3?7%、碳酸鋇3?8%、海藻酸鈉0.5?I %、純堿0.2?0.6%、電解錳3?6%、鉬鐵粉3?6%、鈮鐵粉4?8%;及粘結劑。據信該發明具有焊接工藝性好、焊縫光亮、成型美觀，焊道高度及焊縫浸潤角適中；熔敷金屬在常溫、特別是在超低溫、高溫條件下的力學性能尤為突出；焊體可在從-196 °C超低溫至980°C工作溫度范圍安全、可靠地使用等特點。
[0007]CN102962603B(201210441799.9，船舶)介紹了一種鎳鉻鉬合金系的鎳基焊條，包括焊芯和藥皮組成，其特征是:焊芯是采用ERNiCrMo-3焊芯;藥皮組成:大理石20?40 %，螢石25?35%，膨潤土2?5%，硅鐵I?4%，金屬錳I?4%，純堿O?2%，石英I?3%，碳酸鍶I?3%，氟化鋇2?5%，碳酸鋇5?10%，鈦酸鉀2?6%，鈦鐵2?5%，鈮粉3?6%，金屬鉻I?4%。:焊芯是采用ERNiCrMo-3焊芯，其質量百分比組成為:C<0.08，Si<0.30，Cr:21.0?23.0,Mn<0.50,Fe < 1.0，Cu < 0.50，Nb+Ta:3.5?4.2，S < 0.015，Ρ < 0.015，Μο:9?10，其它雜質< 0.050;余量為Ni，Ni > 60.0。據信該發明的鎳基焊條具有較高的強度，熔敷金屬抗拉強度可達到760MPa以上;較好的低溫沖擊韌性，-196°C沖擊功平均值達到40J以上；良好的焊接工藝性，焊接時電弧穩定，操作容易，焊縫成型好，脫渣方便;生產工藝簡單，成本較低。
[0008]CN104342584A(201310310594.1，新航)公開了一種鎳鉻鉬鈮耐蝕焊接合金，其組分及重量百分比如下:Cr21-23% ,Mo8.5-10% ,Nb3.2-4.0% ,T1.1-0.3% ,A10.1-0.3%，Y0.04-0.06 %，余量為Ni。據信該發明的鎳鉻鉬鈮耐蝕焊接合金中加入一定量的鈦和鋁加強對合金鋼的脫氧效果，降低合金鋼中的氣體含量(Η、0、Ν)，配入金屬釔以提高合金鋼的乳鋼塑性，便于合金鋼后續的加工鍛造，提高焊接過程所產生融敷金屬的機械性能;發明的合金添加鈮和鉬共同起強化作用，具有出色的抗點蝕和縫隙腐蝕能力，以及優異的高溫和超低溫機械性能，因而在苛刻的環境下能夠提供良好的抗腐蝕能力;能夠廣泛應用于化工、航空、海洋工程、污染控制盒核反應設備中，主要用于鋼和鎳基合金的異材焊接，亦可用于鋼和表面堆焊。
[0009]CN105149812A(201510629889.4，聚力)公開了一種合金焊絲，包括合金外皮和藥芯，其中，所述合金外皮為鎳鉻合金;所述藥芯包括金紅石10-30份、石英和/或冰晶石1-4份、氟化物I_2份、錯粉1-3份、鉬粉12-14份、娃灰石2-4份，低碳猛0.2-1份，強氧化劑0.3-1份，稀土鈮1-6份。據信該發明合金焊絲具有耐活潑性氣體，耐苛性介質，耐還原性酸介質腐蝕的良好性能，又具有強度高，塑性好，可預防冷熱裂紋和加工成型及可焊接的特點，因此，可廣泛應用于石油化工、冶金、原子能、海洋開發、航空、航天等工業中，解決了一般不銹鋼和其他金屬，非金屬材料無法解決的工程腐蝕問題。
[0010]然而，已經發現，現有的產品針對鎳鉻鉬的等鎳基合金的焊接，主要采用鎳基焊條和鎳基實心焊絲進行焊接，其存在焊接工藝性偏差，焊縫的性能指標穩定性差等缺點。因此，考慮采用鎳基藥芯焊絲，以提高其焊接工藝操作性，提高焊接效率，并能較好的改善其焊縫性能指標，仍是本領域技術人員迫切期待的。
【發明內容】
[0011]本發明的目的在于提供一種鎳鉻鉬系鎳基合金用的藥芯焊絲。期待該焊絲具有優良的焊接工藝性能，焊接效率高，現場操作和施工便利，其熔敷金屬具有很好耐腐蝕性能和耐尚溫氧化性能。
[0012]本發明的目的是這樣實現的:
[0013]在本發明的第一方面，提供了一種鎳基合金用的藥芯焊絲，其特征在于，其包括鎳基合金鋼帶以及以18?22%的填充率包裹并填充在該鎳基合金鋼帶內的藥芯粉;所述的藥芯粉質量百分比成分如下:9-13%的金屬鉻粉，33-36%的金屬鎳粉，1-2.5%的金屬錳粉，16-20 %的金紅石，1-3 %的硅鐵，0.5-2 %的鈦鐵，3_6 %的長石，3_5 %的石英，1-2.5 %的氟化稀土，1-3 %的冰晶石，5-7 %的鈮鐵，6-8 %的鉬鐵，1-3 %的氟化鈣，其余為鐵粉。
[0014]術語填充率是本領域技術人員公知的，其表示所述藥芯粉占所述藥芯焊絲總重量的百分率。
[0015]根據本發明第一方面任一實施方案的鎳基合金用的藥芯焊絲，其特征在于，該藥芯焊絲在施焊后其熔敷金屬的化學成分范圍以百分率計為:C < 0.10，Si < 0.50，Mn < 0.50，P<0.02,S<0.015,Ni > 58.0，Cr 為 20.0-23.0，Nb 為 3.15-4.15，Mo 為 8.0-10.0，Cu < 0.50，Fe<5.0,Ti <0.40,Co<0.10。在一個實施方案中，藥芯焊絲在施焊后其熔敷金屬中還任選的包括痕量的不可避免的雜質。
[0016]根據本發明第一方面任一實施方案的鎳基合金用的藥芯焊絲，其特征在于，所述的藥芯粉質量百分比組成如下:1 %的金屬鉻粉，35 %的金屬鎳粉，1.5 %的金屬錳粉，17 %的金紅石，2 %的硅鐵，I %的鈦鐵，6 %的長石，5 %的石英，2%的氟化稀土，I %的冰晶石，7 %的金屬鈮鐵粉，7 %的金屬鉬鐵粉，3 %的氟化鈣，其余為鐵粉。在一個實施方案中，所述的藥芯焊絲藥芯粉以18%的填充率填充在鎳基鋼帶內。在一個實施方案中，藥芯焊絲在施焊后其熔敷金屬的化學成分以重量份計為<:0.048，3丨:0.38，111:0.28，？:0.004，3:0.009，Ni:63.34,Cr:20.84,Nb:3.50,Mo:8.59,Cu:0.008,Fe:2.74,T1:0.095,Co:0.008o
[0017]根據本發明第一方面任一實施方案的鎳基合金用的藥芯焊絲，其特征在于，所述的藥芯粉質量百分比組成如下:9 %的金屬鉻粉，36 %的金屬鎳粉，I %的金屬錳粉，17 %的金紅石，I %的硅鐵，0.5 %的鈦鐵，3 %的長石，3 %的石英，I %的氟化稀土，2 %的冰晶石，
5%的金屬鈮鐵粉，6 %的金屬鉬鐵粉，2 %的氟化鈣，其余為鐵粉。在一個實施方案中，所述的藥芯焊絲藥芯粉以20%的填充率填充在鎳基鋼帶內。在一個實施方案中，藥芯焊絲在施焊后其熔敷金屬的化學成分以重量份計為<:0.049，3丨:0.36，111:0.27，？:0.005，3:0.008，Ni:63.44,Cr:20.34,Nb:3.35,Mo:8.29,Cu:0.009,Fe:2.85,T1:0.094,Co:0.009ο
[0018]根據本發明第一方面任一實施方案的鎳基合金用的藥芯焊絲，其特征在于，所述的藥芯粉質量百分比組成如下:11 %的金屬鉻粉，34 %的金屬鎳粉，2.5 %的金屬錳粉，16 %的金紅石，3 %的硅鐵，2 %的鈦鐵，4 %的長石，4 %的石英，1.5 %的氟化稀土，3 %的冰晶石，
6%的金屬鈮鐵粉，8 %的金屬鉬鐵粉，I %的氟化鈣，其余為鐵粉。在一個實施方案中，所述的藥芯焊絲藥芯粉以19%的填充率填充在鎳基鋼帶內。在一個實施方案中，藥芯焊絲在施焊后其熔敷金屬的化學成分以重量份計為<:0.047，3丨:0.42，111:0.30，？:0.006，3:0.009，Ni:63.23,Cr:20.94,Nb:3.38,Mo:8.49,Cu:0.006,Fe:2.87,T1:0.085,Co:0.006o
[0019]根據本發明第一方面任一實施方案的鎳基合金用的藥芯焊絲，其特征在于，所述的藥芯粉質量百分比組成如下:12 %的金屬鉻粉，33 %的金屬鎳粉，2 %的金屬錳粉，18 %的金紅石，2 %的硅鐵，I %的鈦鐵，5 %的長石，5 %的石英，2.5 %的氟化稀土，2 %的冰晶石，
6%的金屬鈮鐵粉，8 %的金屬鉬鐵粉，3 %的氟化鈣，其余為鐵粉。在一個實施方案中，所述的藥芯焊絲藥芯粉以22%的填充率填充在鎳基鋼帶內。在一個實施方案中，藥芯焊絲在施焊后其熔敷金屬的化學成分以重量份計為:(::0.052，3丨:0.38，111:0.33，？:0.003，3:0.007，Ni:63.17,Cr:21.02,Nb:3.37,Mo:8.48,Cu:0.005,Fe:2.90,T1:0.075,Co:0.004ο
[0020]根據本發明第一方面任一實施方案的鎳基合金用的藥芯焊絲，其特征在于，所述的藥芯粉質量百分比組成如下:13 %的金屬鉻粉，33 %的金屬鎳粉，I %的金屬錳粉，19 %的金紅石，2 %的硅鐵，1.5 %的鈦鐵，6 %的長石，5 %的石英，I %的氟化稀土，I %的冰晶石，
7%的金屬鈮鐵粉，7 %的金屬鉬鐵粉，I %的氟化鈣，其余為鐵粉。在一個實施方案中，所述的藥芯焊絲藥芯粉以18%的填充率填充在鎳基鋼帶內。在一個實施方案中，藥芯焊絲在施焊后其熔敷金屬的化學成分以重量份計為<:0.048，3丨:0.36，111:0.38，？:0.004，3:0.008，Ni:63.12,Cr:20.98,Nb:3.35,Mo:8.45,Cu:0.005,Fe:2.88,Ti:0.077,Co:0.004ο
[0021]根據本發明第一方面任一實施方案的鎳基合金用的藥芯焊絲，其特征在于，所述的藥芯粉質量百分比組成如下:1 %的金屬鉻粉，34 %的金屬鎳粉，1.5 %的金屬錳粉，20 %的金紅石，I %的硅鐵，2%的鈦鐵，5 %的長石，4%的石英，2%的氟化稀土，3 %的冰晶石，
5%的金屬鈮鐵粉，6 %的金屬鉬鐵粉，2 %的氟化鈣，其余為鐵粉。在一個實施方案中，所述的藥芯焊絲藥芯粉以20%的填充率填充在鎳基鋼帶內。在一個實施方案中，藥芯焊絲在施焊后其熔敷金屬的化學成分以重量份計為<:0.041，3丨:0.33，111:0.40，？:0.005，3:0.008，Ni:63.33,Cr:20.75,Nb:3.28,Mo:8.46,