CN111015019A - 00Cr20Mo16焊丝及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种00Cr20Mo16焊丝及其生产工艺，该焊丝的元素组成及各成分的重量百分比含量为：C为≤0.03%，Si为≤0.3%，Mn为0.6~1.0%，P为≤0.01%，S为≤0.01%，Cr为19.5~21.0%，Mo为15.2~16.5%，Cu为≤0.06%，Co为≤0.06%，Ti为≤0.15%，N为≤0.03%，Fe为≤2.0%，余量为Ni。本发明通过对合金成分、制造工艺进行优化，使得成品焊丝的成材率高、焊接性能优异且可以满足严苛环境下使用。

Description

00Cr20Mo16焊丝及其生产工艺

技术领域

本发明涉及特种焊丝技术领域，尤其涉及一种00Cr20Mo16焊丝及其生产工艺。

背景技术

在化工和工业锅炉比如发电厂锅炉领域，会用到很多管道，这些管道在工作时会处于高温、重腐蚀或者液体持续冲刷的环境，管道与管道之间的焊接与修复需要用到焊丝，所以，对于这些领域的管道焊接用焊丝，除了焊丝本身的焊接性能和成材率，焊丝的抗高温氧化性能、抗拉强度、耐冲蚀耐腐蚀性能也是非常重要的考虑因素。目前基于国标生成的镍基焊丝，基本都不能满足这种特殊应用环境下的管道焊接需求，因此，需要对目前的镍基焊丝的元素组成及生产工艺进行优化，使其满足更高的应用需求。

发明内容

针对上述具体应用中的问题，本发明的目的是提供一种对合金成分、制造工艺进行优化，成材率高、焊接性能优异且可以满足严苛环境下使用的焊丝及其生产工艺。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供一种00Cr20Mo16焊丝，该焊丝的元素组成及各成分的重量百分比含量为：C为≤0.03%，Si为≤0.3%，Mn为0.6~1.0%，P为≤0.01%，S为≤0.01%，Cr为19.5~21.0%，Mo为15.2~16.5%，Cu为≤0.06%，Co为≤0.06%，Ti为≤0.15%，N为≤0.03%，Fe为≤2.0%，余量为Ni。

作为可选的技术方案，该焊丝的化学组成及各成分的重量百分比含量为：C为0.01%，Si为0.1%，Mn为0.9%，P为≤0.01%，S为≤0.01%，Cr为20.3%，Mo为16%，Cu为≤0.06%，Co为≤0.06%，Ni-Mg 为0.15%，Ti为0.1%，N为≤0.03%，Fe为0.5%，余量为Ni。

本发明还提供一种制备如上所述的00Cr20Mo16焊丝的生产工艺，该焊丝的生产工艺包括以下步骤：

（1）真空冶炼：将原料按设计成分配料，并投入真空炉冶炼，对真空炉抽真空，真空度低于1Pa时送电熔炼成；

（2）电渣重熔：采用7:3渣系烘烤后使用，执行电渣重熔工艺，得到钢锭；

（3）锻造：将钢锭锻造成锻坯，锻造时的加热温度1150~1200℃，终锻温度1050℃，保温时间大于40min；

（4）热轧：将锻造后的锻坯热轧成盘条，热轧温度1150~1200℃，保温时间大于40min；

（5）冷拔：对盘条进行慢速且多道次逐步拉拔以及热处理，形成直径为Φ0.9±0.02mm的焊丝；

（6）检验：包括尺寸、抗拉强度、表面质量、探伤。

作为可选的技术方案，该步骤（3）中，该锻坯中间大，两头小。

作为可选的技术方案，该步骤（5）中，该盘条的热处理制度为采用固溶处理，固溶退火温度为1050～1150℃，水冷。

作为可选的技术方案，步骤（5）中，每道次拉拔的线材减径量在0.05～0.08mm。

与现有技术相比，本发明的00Cr20Mo16焊丝对合金中的元素及其含量进行了严格的控制，并通过各元素的综合利用，提高材质的塑性，使得可以将合金加工成较细的焊丝（例如0.9±0.02mm）并保证焊丝的焊接性能；而且本发明采用真空感应熔炼有利于降低气体含量与有害元素含量，使得脱气充分，钢液洁净，同时令存在的Ti等元素不易氧化，能够生产出表面洁净度较高的光亮焊焊丝，且制得的焊丝力学性能好，具有优异的抗高温氧化及抗腐蚀性能，抗拉强度能达到Rm≥700Mpa，无裂纹、凹坑、麻点等缺陷，成品线材自由放线后亦无明显翘起和扭曲。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

本发明提供一种00Cr20Mo16焊丝，该焊丝的元素组成及各成分的重量百分比含量为：C为≤0.03%，Si为≤0.3%，Mn为0.6~1.0%，P为≤0.01%，S为≤0.01%，Cr为19.5~21.0%，Mo为15.2~16.5%，Cu为≤0.06%，Co为≤0.06%，Ti为≤0.15%，N为≤0.03%，Fe为≤2.0%，余量为Ni。

其中，较佳地，该焊丝的化学组成及各成分的重量百分比含量为：C为0.01%，Si为0.1%，Mn为0.9%，P为≤0.01%，S为≤0.01%，Cr为20.3%，Mo为16%，Cu为≤0.06%，Co为≤0.06%，Ni-Mg 为0.15%，Ti为0.1%，N为≤0.03%，Fe为0.5%，余量为Ni。

此外，本发明还提供一种制备如上所述的00Cr20Mo16焊丝的生产工艺，该焊丝的生产工艺包括以下步骤：

（1）真空冶炼：将原料按设计成分配料，并投入真空炉冶炼，对真空炉抽真空，真空度低于1Pa时送电熔炼；

（2）电渣重熔：采用7:3渣系烘烤后使用，执行电渣重熔工艺，得到钢锭；

（3）锻造：将钢锭锻造成锻坯，锻造时的加热温度1150~1200℃，终锻温度1050℃，保温时间大于40min；

（4）热轧：将锻造后的锻坯热轧成盘条，热轧温度1150~1200℃，保温时间大于40min；

（5）冷拔：对盘条进行慢速且多道次逐步拉拔以及热处理，形成直径为Φ0.9±0.02mm的焊丝；

（6）检验：包括尺寸、抗拉强度、表面质量、探伤。

其中，上述步骤（3）中，该锻坯中间大，两头小。

该步骤（5）中，该盘条的热处理制度为采用固溶处理，固溶退火温度为1050-1150℃，水冷。而且，每道次拉拔的线材减径量在0.05-0.08mm。

本发明的00Cr20Mo16焊丝中各化学元素对焊丝的性能影响如下：

（1）Si元素：在焊缝的表面形成氧化膜，提高焊缝在高温时的抗氧化性，同时还是良好的脱氧剂，并可以增加熔渣和熔化金属的流动性。

（2）Mn元素：良好的脱硫剂，同时也是固溶强化元素，可以提高焊缝的强度和硬度，而且，加入适量的Mn合金元素，对改善材料的热加工能力有利。

（3）Cr元素：高温抗氧化性能和耐蚀能力的关键元素，在高温形成的保护氧化膜主要由Cr2O3组成，以Cr2O3为主的氧化膜较致密，附着性也较强，可以保证合金在高温下长期使用。

（4）Ni-Mg合金：参与脱氧，补偿焊缝中Ni的损失，保证堆焊金属的化学成分、耐高温氧化剂及耐腐蚀性能。而且Ni为奥氏体化元素，可以提供良好的综合性能，高温下可以与Cr形成固溶体，具有比较高的高温强度，在常温时具有高的塑性，良好的加工工艺性能。，此外，Cr和Ni共存，可以细化钢中的晶粒，提高合金强度的同时，改善钢的加工性能，提高熔敷金属的冲击性能。

（5）Ti：与Ni形成中间化合物强化相，具有较高的高温强度、耐蚀性。不过Ti会影响合金的焊接性能和冲击性能，所含量范围也需控制。

（6）Fe元素：固溶强化元素，与Ni形成固溶体。

（7）C：C是非常有效的硬化和固溶强化组员，稳定马氏体结构，保证强度。但常常作为裂纹源出现，如含量过高容易形成脆硬组织而引发延迟裂纹。

（8）S、P：S、P是材料中不可避免的有害杂质元素，其含量越低越好，严格控制 S、P含量，可使中心偏析程度降低到最低，从而提高焊缝金属的抗酸性腐蚀的能力。

（9）Mo：固溶强化的主要元素，与其他元素结合容易形成碳化物，改善低温韧性。

（10）Cu：铜是提高耐腐蚀性能的重要元素，Cu 和 Cr 匹配的合金设计，能够形成一个缓冲表面保护层，显著降低氢的渗透率，从而提高金属的抗酸性腐蚀能力。

（11）Co： Co是固溶强化元素，对提高合金的强度有利，但由于是奥氏体化元素，含量过 高会降低马氏体板条的稳定性，进而降低材料的高温持久性能。

（12）N：在材料中固溶、发挥其微细分散强化作用。

实施例1：

该焊丝的元素组成及各成分的重量百分比含量为：C为0.03%，Si为0.3%，Mn为0.6%，P为0.01%，S为0.01%，Cr为19.5%，Mo为15.2%，Cu为0.06%，Co为0.06%，Ti为0.15%，N为0.03%，Fe为2.0%，余量为Ni。

实施例2：

其中，较佳地，该焊丝的化学组成及各成分的重量百分比含量为：C为0.01%，Si为0.1%，Mn为0.9%，P为0.005%，S为0.005%，Cr为20.3%，Mo为16%，Cu为0.05%，Co为≤0.04%，Ni-Mg 为0.15%，Ti为0.1%，N为0.02%，Fe为0.5%，余量为Ni。

实施例3：

C为≤0.02%，Si为0.2%，Mn为1.0%，P为0.002%，S为0.002%，Cr为21.0%，Mo为16.5%，Cu为0.02%，Co为0.02%，Ti为0.05%，N为≤0.01%，Fe为≤1.0%，余量为Ni。

本发明的上述各实施例的00Cr20Mo16焊丝的生产工艺均采用如下步骤：

步骤（1）真空冶炼：将原料按设计成分配料，并投入真空炉冶炼，对真空炉抽真空，真空度低于1Pa时送电熔炼；此过程中采用全新料进行冶炼，按照现有规程执行；其中原料中的Al和Ni-Mg作为脱氧用；

步骤（2）电渣重熔：采用7:3渣系烘烤后使用，执行电渣重熔工艺，得到钢锭；

步骤（3）锻造：将钢锭锻造成40mm×40mm的锻坯，锻造时的加热温度1150~1200℃，终锻温度1050℃，保温时间大于40min；在锻造的过程中，温度不可 超过1200℃，而且锻造时不得连击；锻造形成的锻坯中间大，两端小，具体，锻坯中间为40方，两头锻30方；

步骤（4）热轧：将锻造后的锻坯热轧成盘条，热轧温度1150~1200℃，保温时间大于40min；

步骤（5）冷拔：对盘条进行慢速且多道次逐步拉拔以及热处理，形成直径为Φ0.9±0.02mm的焊丝；每道次拉拔变形量要小，宁可多加几道热处理，而且焊丝成品不可有端口焊接；且盘条热处理的加热温度为1150℃，快速水冷，保温时间和温度则根据装炉量进行调整；

步骤（6）检验：包括尺寸、抗拉强度、表面质量、探伤。

另外，在最后焊丝成品打盘包装前必须经过收线器校直轮校直。

其中，本发明的上述各实施例制得的00Cr20Mo16焊丝在制成φ0.9的线材时，抗拉强度可达到，具有较为优异的力学性能。

表1：00Cr20Mo16焊丝性能测试结果

综上所述，本发明的00Cr20Mo16焊丝对合金中的元素及其含量进行了严格的控制，并通过各元素的综合利用，提高材质的塑性，使得可以将合金加工成较细的焊丝（例如0.9±0.02mm）并保证焊丝的焊接性能；而且本发明采用真空感应熔炼有利于降低气体含量与有害元素含量，使得脱气充分，钢液洁净，同时令存在的Ti等元素不易氧化，能够生产出表面洁净度较高的光亮焊焊丝，且制得的焊丝力学性能好，具有优异的抗高温氧化及抗腐蚀性能，抗拉强度能达到Rm≥700Mpa，无裂纹、凹坑、麻点等缺陷，成品线材自由放线后亦无明显翘起和扭曲。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种00Cr20Mo16焊丝，其特征在于，该焊丝的元素组成及各成分的重量百分比含量为：C为≤0.03%，Si为≤0.3%，Mn为0.6~1.0%，P为≤0.01%，S为≤0.01%，Cr为19.5~21.0%，Mo为15.2~16.5%，Cu为≤0.06%，Co为≤0.06%，Ti为≤0.15%，N为≤0.03%，Fe为≤2.0%，余量为Ni。

2.如权利要求1所述的00Cr20Mo16焊丝，其特征在于，该焊丝的化学组成及各成分的重量百分比含量为：C为0.01%，Si为0.1%，Mn为0.9%，P为≤0.01%，S为≤0.01%，Cr为20.3%，Mo为16%，Cu为≤0.06%，Co为≤0.06%，Ni-Mg 为0.15%，Ti为0.1%，N为≤0.03%，Fe为0.5%，余量为Ni。

3.一种制备如权利要求1或2所述的00Cr20Mo16焊丝的生产工艺，其特征在于，该焊丝的生产工艺包括以下步骤：

（1）真空冶炼：将原料按设计成分配料，并投入真空炉冶炼，对真空炉抽真空，真空度低于1Pa时送电熔炼成；

（2）电渣重熔：采用7:3渣系烘烤后使用，执行电渣重熔工艺，得到钢锭；

（3）锻造：将钢锭锻造成锻坯，锻造时的加热温度1150~1200℃，终锻温度1050℃，保温时间大于40min；

（4）热轧：将锻造后的锻坯热轧成盘条，热轧温度1150~1200℃，保温时间大于40min；

（5）冷拔：对盘条进行慢速且多道次逐步拉拔以及热处理，形成直径为Φ0.9±0.02mm的焊丝；

（6）检验：包括尺寸、抗拉强度、表面质量、探伤。

4.如权利要求3所述的一种00Cr20Mo16焊丝的生产工艺，其特征在于，该步骤（3）中，该锻坯中间大，两头小。

5.如权利要求3所述的一种00Cr20Mo16焊丝的生产工艺，其特征在于，该步骤（5）中，该盘条的热处理制度为采用固溶处理，固溶退火温度为1050～1150℃，水冷。

6.如权利要求3所述的一种00Cr20Mo16焊丝的生产工艺，其特征在，步骤（5）中，每道次拉拔的线材减径量在0.05～0.08mm。