CN105312793B - 一种700℃超超临界火电高温部件用Fe‑Ni基高温合金焊丝及其应用 - Google Patents
一种700℃超超临界火电高温部件用Fe‑Ni基高温合金焊丝及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105312793B CN105312793B CN201410366125.6A CN201410366125A CN105312793B CN 105312793 B CN105312793 B CN 105312793B CN 201410366125 A CN201410366125 A CN 201410366125A CN 105312793 B CN105312793 B CN 105312793B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- based high
- welding
- welding wire
- temperature alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 39
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 37
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 230000005619 thermoelectricity Effects 0.000 claims description 14
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000846 In alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003064 anti-oxidating effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000001684 chronic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- -1 weight percentage Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
本发明公开了一种700℃超超临界火电高温部件用Fe‑Ni基高温合金焊丝及其应用,属于焊接领域。该焊丝化学成分:C 0.02~0.06%,Cr 20~25%,Fe 18~22%,Mo 2~10%,Nb 1~3.3%,Al 0.3~1.1%,Ti 0.9~1.4%,B≤0.0065%,P<0.022%,余量为Ni及不可避免的杂质。本发明焊丝在常温和700℃都具有较高抗拉强度,室温下,焊缝抗拉强度≥600MPa,屈服强度≥380MPa,伸长率≥12%,700℃下,焊缝抗拉强度≥500MPa,屈服强度≥350MPa,伸长率≥8%。本焊材应用于700℃超超临界火电锅炉高温部件用Fe‑Ni高温合金的焊接。
Description
技术领域
本发明涉及焊接材料开发技术领域里,具体涉及一种700℃超超临界火电高温部件用Fe-Ni基高温合金焊丝及其应用。
背景技术
提高蒸汽压力和温度是提高超超临界机组效率的一个重要途径。蒸汽参数的提高对火电锅炉高温部件材料(如过热器,再热器)的高温性能提出了更高的要求。目前,国内外火电领域都在积极开发700℃超超临界火电锅炉高温用材,主要是在开发700℃用高温合金,有Ni基高温合金,Fe-Ni基高温合金。与Ni基高温合金相比,Fe-Ni基高温合金价格低,变形相对容易,是一种有前途的700℃超超临界火电锅炉高温部件用材的候选材料。新材料在火电锅炉高温部件(如过热器,再热器)应用中,必将涉及过热器管和再热器管与其他部件的焊接。开发新型火电用Fe-Ni基高温焊材是加快新材料应用和确保锅炉焊接部件安全性的基础。
发明内容
本发明的目的在于提供一种700℃超超临界火电高温部件用Fe-Ni基高温合金焊丝及其应用。
本发明技术方案如下:
一种700℃超超临界火电高温部件用Fe-Ni基高温合金焊丝,按重量百分含量计,该焊丝化学成分为:C 0.02~0.06%,Cr 20~25%,Fe 18~22%,Mo 2~10%,Nb 1~3.3%,Al 0.3~1.1%,Ti 0.9~1.4%,B≤0.0065%,P<0.022%,余量为Ni及其他不可避免的杂质元素。
按重量百分含量计,该焊丝化学成分中:S<0.002%,Si≤0.1%,Mn≤0.05%,N≤0.007%,O≤0.001%,H≤0.0002%。
所述焊丝适用母材为Fe-Ni基高温合金,按重量百分含量计,其化学成分为:C0.03~0.06%,Cr 21.0~23.0%,Fe 19~21%,Mo 2.1~2.3%,Nb 1.1~1.3%,Al0.9~1.1%,Ti 1.2~1.4%,B 0.005~0.007%,P 0.018~0.022%,S≤0.002%,Si≤0.06%,Mn≤0.05%,余量为Ni。
所述焊丝配合Fe-Ni基高温合金母材焊接,获得焊缝力学性能如下:
室温条件下:焊缝抗拉强度σb≥600MPa,屈服强度σp0.2≥380MPa,伸长率A≥12%;700℃时:焊缝抗拉强度σb≥500MPa,屈服强度σp0.2≥350MPa,伸长率A≥8%。
本发明焊丝用于700℃超超临界火电高温部件用Fe-Ni基高温合金的焊接。该焊丝在火力发电厂700℃超超临界机组锅炉过热器和再热器用Fe-Ni基高温合金上有很好应用前景,也可以应用于其他工程领域。
本发明耐高温Fe-Ni基焊丝的设计思想如下:
Cr和C:加入Cr可提高合金的抗氧化和抗腐蚀性能,同时,Cr和C在时效时可形成M23C6钉扎晶界,提高晶界强度,过高的Cr可能达不到很好的强韧性匹配,因此,本发明中的Cr含量(质量分数)控制在20-25%,过量的C可能会和Nb、Ti等元素形成MC碳化物,对焊接性不利,因此,本发明中的C含量(质量分数)控制在0.02~0.06%。
Al、Ti和Nb:Al、Ti和Nb可以共同形成γ′沉淀强化相Ni3(Al、Ti、Nb),在Fe基高温合金中,需要加入的Ti的含量应多于Al的含量,这样,既可以保持γ′相的形成,也可以提高组织的稳定性,避免过时效。Nb还可以形成γ″相Ni3Nb,与γ′相共同强化,并且γ″相析出较慢,因此有利于该合金的焊接性。过多的γ′沉淀相对焊接性能不利,因此,本发明的Al含量(质量分数)控制在0.3-1.1%,Ti含量(质量分数)控制在0.9-1.4%,Nb含量(质量分数)控制在1-3.3%。
B和P:B可以和P产生协同作用,提高蠕变性能,但过量的B和P对焊接性不利,因此,本发明中的B元素含量(质量分数)控制在0.0065%以下,P元素控制在0.022%以下。
Fe和Ni:Ni和Fe共同作用形成固溶体可强化基体,加入Fe可降低材料的成本,过多的Fe则会降低材料的长期组织稳定性,因此,合金中加入的Fe含量控制在18-22%。
本发明焊丝所具有的优点如下:
1.本发明Fe-Ni基高温焊丝中同时增加了Al、Ti与Nb、Mo元素,使焊缝同时具有时效强化和固溶强化效果,焊缝具有较高的室温和700℃高温强度
2.焊丝中含有一定量的Fe(含量为18-22%),与Ni基高温合金相比,具有较好的变形能力,焊缝伸长率高于Ni基焊缝,同时价格低。
3.本发明焊丝焊接Fe-Ni基高温合金母材时,室温下的焊缝抗拉强度σb≥600MPa,屈服强度σp0.2≥380MPa,伸长率A≥12%,700℃下的焊缝抗拉强度σb≥500MPa,屈服强度σp0.2≥350MPa,伸长率A≥8%。
附图说明
图1为本发明实施例及比较例焊接坡口尺寸图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的特点和效果进行举例说明,但这些实施例对本发明的范围不构成限制。下述实施例中均通过如下工艺步骤制备本发明Fe-Ni基高温合金焊丝:铸锭加热至1100℃均温后轧制成盘条,然后于1100℃盐浴固溶处理。盘条进行酸洗后拉拔成焊丝,为了保证焊丝成型过程中易成型,各拉拔道次间应视情况进行1100℃的氢退处理。
实施例1
Fe-Ni基高温合金焊丝的化学成分及其含量为,以质量百分比表示:C:0.047%、Cr:21.71%、Fe:20.4%、Mo:2.25%、Nb:1.17%、Al:0.99%、Ti:1.31%、B:0.0060%、P:0.016%、S:≤0.002%、Si:≤0.03%、Mn:≤0.03%,余量为Ni。
实施例2
Fe-Ni基高温合金焊丝的化学成分及其含量为,以重量百分比表示:C:0.047%、Cr:21.06%、Fe:20.6%、Mo:2.70%、Nb:3.24%、Al:0.43%、Ti:0.99%、P:0.004%、S:≤0.001%、Si:0.05%、Mn:≤0.05%,余量为Ni。
实施例3
Fe-Ni基高温合金焊丝的化学成分及其含量为,以重量百分比表示:C:0.037%、Cr:20.30%、Fe:21%、Mo:6.48%、Nb:2.53%、Al:0.35%、Ti:1.08%、B:0.0007%、P:0.004%、S:0.0011%、Si:0.06%、Mn:≤0.03%,余量为Ni。
实施例4
Fe-Ni基高温合金焊丝的化学成分及其含量为,以重量百分比表示:C:0.050%、Cr:21.83%、Fe:20%、Mo:9.17%、Nb:2.47%、Al:0.39%、Ti:1.00%、P:0.003%、S:≤0.002%、Si:≤0.03%、Mn:≤0.03%,余量为Ni。
比较例1
比较例高温合金焊丝的化学成分及其含量为,以重量百分比表示:C:0.076%、Cr:21.87%、Co:12.0%、Mo:9.16%、Al:1.00%、Ti:0.35%、B:≤0.0006%、P:0.002%、S:≤0.002%、Si:≤0.03%、Mn:≤0.03%,余量为Ni。
将实施例1、2、3、4和比较例1中所制备的焊丝按表1所示焊接规范及图1所示焊接坡口尺寸制成试样后,按相关标准要求测定焊接接头在常温和700℃下的力学性能。所用母材为Fe-Ni基高温合金,母材化学成分为(wt.%):C:0.03~0.06%、Cr:21.0~23.0%、Fe:19~21%、Mo:2.1~2.3%、Nb:1.1~1.3%、Al:0.9~1.1%、Ti:1.2~1.4%、B:0.005~0.007%、P:0.018~0.022%、S:≤0.002%、Si:≤0.06%、Mn:≤0.05%,余量为Ni。
表1实施例和比较例焊接规范
1.TIG(GTAW):钨极气体保护焊;2.DCEN:直流正接
表2本发明的各实施例以及比较例焊缝的室温的拉伸性能
表3本发明的各实施例以及比较例焊缝的700℃的拉伸性能
表2和表3分别为本发明的实施例及比较例焊缝的室温和700℃的力学性能数据,本发明新型Fe-Ni基高温合金焊丝的焊缝性能要求是:室温下,抗拉强度σb≥600MPa,屈服强度σp0.2≥380MPa,伸长率A≥12%,700℃下,抗拉强度σb≥500MPa,屈服强度σp0.2≥350MPa,伸长率A≥8%。
从表2和表3的实施例1~4和比较例数据看出:采用本发明设计的新型Fe-Ni基焊丝成分,实施例1~4满足本发明的性能要求。比较例中,C含量高于发明范围,且不含Fe,Ti,未在本发明的技术方案内,导致焊缝的高温强度不满足本发明的设计要求,同时高温下伸长率也低于发明设计要求。
Claims (6)
1.一种700℃超超临界火电高温部件用Fe-Ni基高温合金焊丝,其特征在于:按重量百分含量计,该焊丝化学成分为:C 0.02~0.06%,Cr 20~25%,Fe 18~22%,Mo 2~10%,Nb 1~3.3%,Al 0.3~1.1%,Ti 0.9~1.4%,B≤0.0065%,P<0.022%,余量为Ni及其他不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的700℃超超临界火电高温部件用Fe-Ni基高温合金焊丝,其特征在于:按重量百分含量计,该焊丝化学成分中:S<0.002%,Si≤0.1%,Mn≤0.05%,N≤0.007%,O≤0.001%,H≤0.0002%。
3.根据权利要求1或2所述的700℃超超临界火电高温部件用Fe-Ni基高温合金焊丝,其特征在于:所述焊丝配合Fe-Ni基高温合金母材焊接,按重量百分含量计,所述母材的化学成分为:C 0.03~0.06%,Cr 21.0~23.0%,Fe 19~21%,Mo 2.1~2.3%,Nb 1.1~1.3%,Al 0.9~1.1%,Ti 1.2~1.4%,B 0.005~0.007%,P 0.018~0.022%,S≤0.002%,Si≤0.06%,Mn≤0.05%,余量为Ni。
4.根据权利要求3所述的700℃超超临界火电高温部件用Fe-Ni基高温合金焊丝,其特征在于:所述焊丝配合Fe-Ni基高温合金母材焊接,获得焊缝力学性能如下:
室温条件下:焊缝抗拉强度σb≥600MPa,屈服强度σp0.2≥380MPa,伸长率A≥12%;700℃时:焊缝抗拉强度σb≥500MPa,屈服强度σp0.2≥350MPa,伸长率A≥8%。
5.一种如权利要求1所述的700℃超超临界火电高温部件用Fe-Ni基高温合金焊丝的应用,其特征在于:所述焊丝用于700℃超超临界火电高温部件用Fe-Ni基高温合金的焊接。
6.根据权利要求5所述的700℃超超临界火电高温部件用Fe-Ni基高温合金焊丝的应用,其特征在于:该焊丝用于火力发电厂700℃超超临界机组锅炉过热器和再热器用Fe-Ni基高温合金的焊接。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410366125.6A CN105312793B (zh) | 2014-07-29 | 2014-07-29 | 一种700℃超超临界火电高温部件用Fe‑Ni基高温合金焊丝及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410366125.6A CN105312793B (zh) | 2014-07-29 | 2014-07-29 | 一种700℃超超临界火电高温部件用Fe‑Ni基高温合金焊丝及其应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105312793A CN105312793A (zh) | 2016-02-10 |
CN105312793B true CN105312793B (zh) | 2017-05-03 |
Family
ID=55241632
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410366125.6A Active CN105312793B (zh) | 2014-07-29 | 2014-07-29 | 一种700℃超超临界火电高温部件用Fe‑Ni基高温合金焊丝及其应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105312793B (zh) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108723637B (zh) * | 2018-06-20 | 2020-12-08 | 华能国际电力股份有限公司 | 一种700℃超超临界电站锅炉用镍铁基焊丝 |
CN110280923B (zh) * | 2019-06-13 | 2021-05-11 | 江苏大学 | 800H合金焊接用Fe-Ni基合金焊丝及其制备方法、800H合金的焊接方法 |
CN110405380A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-11-05 | 华能国际电力股份有限公司 | 一种铁基高温合金焊丝 |
CN110343908A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-10-18 | 江苏奇纳新材料科技有限公司 | In718合金粉末及其合金的热等静压成型及热处理工艺 |
CN112570926B (zh) * | 2020-11-27 | 2022-08-02 | 上海五钢设备工程有限公司 | 精锻机锤头堆焊用焊丝及精锻机锤头堆焊方法 |
CN112935623B (zh) * | 2021-02-05 | 2023-07-21 | 天津市金桥焊材集团股份有限公司 | 一种新型Ni-Cr-Co-Mo型高温镍基焊丝 |
CN113732562A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-12-03 | 江苏新航合金科技有限公司 | 一种压力容器用耐高温耐腐蚀镍基合金焊接材料 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101037738A (zh) * | 2006-03-17 | 2007-09-19 | 郑效慈 | 高温合金部件和焊接材料 |
CN101144130A (zh) * | 2006-08-08 | 2008-03-19 | 亨廷顿冶金公司 | 用于焊接的焊接合金和物件、焊件以及生产焊件的方法 |
CN101248197A (zh) * | 2005-01-25 | 2008-08-20 | 亨廷顿冶金公司 | 具有抗失延裂纹的药皮焊条及由此产生的堆焊 |
JP2010036223A (ja) * | 2008-08-06 | 2010-02-18 | Mitsubishi Materials Corp | Ni基合金溶接材料 |
CN101862924A (zh) * | 2010-06-30 | 2010-10-20 | 郑州机械研究所 | 超临界钢用气保护焊丝材料 |
CN102581512A (zh) * | 2012-03-06 | 2012-07-18 | 中国科学院金属研究所 | 一种镍基焊缝点状缺陷控制方法 |
CN102581513A (zh) * | 2012-03-06 | 2012-07-18 | 中国科学院金属研究所 | 一种用于核电站核岛主设备的镍基焊丝 |
CN102744531A (zh) * | 2012-07-31 | 2012-10-24 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种镍基合金焊丝 |
-
2014
- 2014-07-29 CN CN201410366125.6A patent/CN105312793B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101248197A (zh) * | 2005-01-25 | 2008-08-20 | 亨廷顿冶金公司 | 具有抗失延裂纹的药皮焊条及由此产生的堆焊 |
CN101037738A (zh) * | 2006-03-17 | 2007-09-19 | 郑效慈 | 高温合金部件和焊接材料 |
CN101144130A (zh) * | 2006-08-08 | 2008-03-19 | 亨廷顿冶金公司 | 用于焊接的焊接合金和物件、焊件以及生产焊件的方法 |
JP2010036223A (ja) * | 2008-08-06 | 2010-02-18 | Mitsubishi Materials Corp | Ni基合金溶接材料 |
CN101862924A (zh) * | 2010-06-30 | 2010-10-20 | 郑州机械研究所 | 超临界钢用气保护焊丝材料 |
CN102581512A (zh) * | 2012-03-06 | 2012-07-18 | 中国科学院金属研究所 | 一种镍基焊缝点状缺陷控制方法 |
CN102581513A (zh) * | 2012-03-06 | 2012-07-18 | 中国科学院金属研究所 | 一种用于核电站核岛主设备的镍基焊丝 |
CN102744531A (zh) * | 2012-07-31 | 2012-10-24 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种镍基合金焊丝 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105312793A (zh) | 2016-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105312793B (zh) | 一种700℃超超临界火电高温部件用Fe‑Ni基高温合金焊丝及其应用 | |
CN102581513B (zh) | 一种用于核电站核岛主设备的镍基焊丝 | |
CN106541222A (zh) | 高温高强度无裂纹缺陷的核电用镍基焊丝及其制备和使用 | |
JP7193650B2 (ja) | 高マンガン低温鋼のサブマージアーク溶接のための溶接ワイヤおよび溶接方法 | |
CN105014258A (zh) | 700℃以上超超临界煤发电设备用镍基高温合金焊丝 | |
CN108723637B (zh) | 一种700℃超超临界电站锅炉用镍铁基焊丝 | |
CN110539100B (zh) | 一种高氮低镍高温药芯焊丝及制备工艺 | |
CN110405380A (zh) | 一种铁基高温合金焊丝 | |
CN105689919B (zh) | 一种焊缝熔敷金属可再结晶的镍基合金焊丝 | |
US11446773B2 (en) | Super304H steel welding wire capable of resisting high-temperature creep and aging embrittlement | |
CN105154719A (zh) | 一种镍基高温合金及其制备方法 | |
CN103252593B (zh) | 抗氧化低膨胀高温合金气体保护焊用焊丝 | |
CN107138876B (zh) | 一种抗高温蠕变的低镍含铜型t/p92钢焊材 | |
CN102744531A (zh) | 一种镍基合金焊丝 | |
CN104451339A (zh) | 低镍时效强化型铁镍基耐蚀合金及制备方法 | |
CN104759788B (zh) | 0Cr13Ni5Mo钢用金属型药芯焊丝及其制备方法 | |
JP6513495B2 (ja) | 二相ステンレス鋼材および二相ステンレス鋼管 | |
CN109848609A (zh) | 一种低膨胀性镍基焊丝 | |
JP5622707B2 (ja) | 極低温用鋼用溶接材料 | |
CN108247234B (zh) | 一种高强度钢用埋弧焊丝及其制备方法 | |
CN112518172A (zh) | 一种镍钴基高温合金焊丝 | |
CN104694779B (zh) | 一种b30材料及其制备方法 | |
CN110802344A (zh) | 海洋工程用785MPa级高强高韧熔化极活性气体保护焊丝及其应用 | |
CN106001988A (zh) | 一种具有高冲击性能的四代核电用马氏体耐热钢焊丝及其焊接工艺 | |
CN110293287A (zh) | 一种超高强度沉淀硬化不锈钢的焊接工艺 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |