CN111055043A - 一种加氢反应器用Cr-Mo-V钢焊接用钨极氩弧焊丝及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加氢反应器用Cr‑Mo‑V钢焊接用钨极氩弧焊丝及其制备方法，其组成元素及其质量百分比包括：C≤0.12％、Si：0.10‑0.35％、Mn：0.30‑0.60％、S≤0.008％、P≤0.008％、Cr：2.25‑2.50％、Mo：0.90‑1.10％、V：0.25‑0.35％、Nb：0.010‑0.030％、Ni≤0.10％、Cu≤0.15％、Ti≤0.010％、B≤0.0020％、Al≤0.010％、As≤0.010％、Sn≤0.010％、Sb≤0.003％、O≤0.0025％、N≤0.0080％、H≤0.0002％，余量为Fe。本发明焊丝质量良好，满足在自动和半自动焊机上均匀连续送丝，适合全位置机械TIG焊接，焊接过程稳定，飞溅小，成形美观，无夹渣、气孔、未熔合等焊接缺陷。

Description

一种加氢反应器用Cr-Mo-V钢焊接用钨极氩弧焊丝及其制备 方法

技术领域

本发明属于焊丝领域，特别涉及一种加氢反应器用Cr-Mo-V钢焊接用钨极氩弧焊丝及其制备方法。

背景技术

埋弧焊具有较高的熔覆效率、焊接烟尘小、非明弧焊接等优点而成为国际上Cr-Mo钢和Cr-Mo-V钢加氢反应器主体焊缝(环缝和纵缝)主流的焊接方法。但是TIG焊接由于位置不受限、焊接可控性好，自动化程度高，并能够获得优良、稳定的焊缝综合力学性能特别是低温冲击韧性，更适合薄壁焊缝、小管对接等部件的焊接。

加氢反应器长期处于高温、高压和临氢的操作环境中，对Cr-Mo-V钢焊缝的性能要求很高，需具备较高强度和良好的低温冲击韧性储备，低回火脆化倾向以及长周期的应力持久等性能。由于焊丝开发难度大，加氢反应器产品上使用的Cr-Mo-V钢焊接用钨极氩弧焊丝长期依赖进口，目前国内尚未见到Cr-Mo-V钢焊接用钨极氩弧焊丝的相关技术报道。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种加氢反应器用Cr-Mo-V钢焊接用钨极氩弧焊丝及其制备方法，可适用于手工和机械TIG焊接，具有高强度高韧性综合性能，焊接质量良好。

本发明采用的技术方案是：一种加氢反应器用Cr-Mo-V钢焊接用钨极氩弧焊丝，其组成元素及其质量百分比包括：

C≤0.12％、Si：0.10-0.35％、Mn：0.30-0.60％、S≤0.008％、P≤0.008％、Cr：2.25-2.50％、Mo：0.90-1.10％、V：0.25-0.35％、Nb：0.010-0.030％、Ni≤0.10％、Cu≤0.15％、Ti≤0.010％、B≤0.0020％、Al≤0.010％，余量为Fe。

进一步优化，其组成元素及其质量百分比包括：As≤0.010％、Sn≤0.010％、Sb≤0.003％、O≤0.0025％、N≤0.0080％、H≤0.0002％。

进一步优化，所述P、Sb、Sn、As元素确定回火脆化敏感性系数X，回火脆化敏感性系数X≤12ppm，X＝(10P+5Sb+4Sn+As)×10^-2，式中元素以ppm含量代入。

本发明还提供一种加氢反应器用Cr-Mo-V钢焊接用钨极氩弧焊丝的制备方法，可按照下述方法制备：

a.冶炼制备钢锭，使用真空感应炉或电炉+炉外精炼+真空脱气冶炼制备钢锭；

b.将钢锭进行退火、开坯、轧制成φ5.5mm盘条，盘条抗拉强度≤850MPa；

c.盘条经过酸洗除锈后进行粗拉、中拉、保护气氛退火、精拉多道次冷拔加工；

d.焊丝表面镀铜处理、层绕、包装，最终制成φ1.2mm焊丝，焊丝抗拉强度800-1300MPa。

本发明中，焊丝可采用真空感应炉冶炼生产，也可采用电炉+炉外精炼+真空脱气方法冶炼生产，只要焊丝最终的化学成分能满足以上发明内容的要求即可。

本发明的有益效果是，本发明具有以下优点：

1、本发明焊丝具有较低的S、P等杂质元素和气体元素含量，C、Si、Mn、Cr、Mo、V、Nb等合金元素含量设计合理，经实验，本发明焊丝具有优良的强韧性等综合性能，可用于加氢反应器Cr-Mo-V钢的焊接。

2、本发明焊丝质量良好，满足在自动和半自动焊机上均匀连续送丝，适合全位置机械TIG焊接，焊接过程稳定，飞溅小，成形美观，无夹渣、气孔、未熔合等焊接缺陷，手工和机械TIG焊焊接工艺性优良，满足加氢反应器Cr-Mo-V钢的焊接使用。

本发明焊丝可用于加氢反应器2.25Cr-1Mo-0.25V钢的钨极氩弧焊接，也可以在其他Cr-Mo-V钢材质的容器设备使用该焊丝。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附表，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种加氢反应器Cr-Mo-V钢焊接用钨极氩弧焊丝，其组成元素及其质量百分比包括：

C≤0.12％、Si：0.10-0.35％、Mn：0.30-0.60％、S≤0.008％、P≤0.008％、Cr：2.25-2.50％、Mo：0.90-1.10％、V：0.25-0.35％、Nb：0.010-0.030％、Ni≤0.10％、Cu≤0.15％、Ti≤0.010％、B≤0.0020％、Al≤0.010％、As≤0.010％、Sn≤0.010％、Sb≤0.003％、O≤0.0025％、N≤0.0080％、H≤0.0002％，余量为Fe。P、Sb、Sn、As元素确定回火脆化敏感性系数X，回火脆化敏感性系数X≤12ppm，X＝(10P+5Sb+4Sn+As)×10^-2，式中元素以ppm含量代入。

本焊丝可通过如下方法制备：

a.冶炼制备钢锭，使用真空感应炉或电炉+炉外精炼+真空脱气冶炼制备钢锭；

b.将钢锭进行退火、开坯、轧制成φ5.5mm盘条，盘条抗拉强度≤850MPa；

c.盘条经过酸洗除锈后进行粗拉、中拉、保护气氛退火、精拉多道次冷拔加工；

d.焊丝表面镀铜处理、层绕、包装，最终制成φ1.2mm焊丝，焊丝抗拉强度800-1300MPa。

为体现出本焊丝的优良性能，现做如下对比实验：

对比实验采用本焊丝和用于对比的某同类进口焊丝，实验对象为焊接试板；

焊接试板：碳钢板+隔离层，700mm×300mm×20mm，垫板厚度为10mm，根部间隙16mm，坡口角度20°。

焊接方法：机械TIG焊；电流种类/极性：DC/SP(直流/正接)；焊接电流：峰值电流240-280A，基值电流140-180A；焊接电压10-18V；焊接速度90-160mm/min；氩气流量10-25L/min；层间温度180-250℃。

按照上述焊接方法制备焊接件，对热处理状态的熔覆金属进行力学性能和冲击韧性测试。模拟最小程度焊后热处理Min.PWHT：705±14℃×8h，模拟最大程度焊后热处理Max.PWHT：705±14℃×32h。得到如下对比结果：

表1熔覆金属力学性能

表2熔覆金属冲击韧性

通过表1和表2可知：

本发明提供的的焊丝的各项熔覆金属性能均满足技术要求，焊丝质量与进口同类焊丝相当。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种加氢反应器用Cr-Mo-V钢焊接用钨极氩弧焊丝，其特征在于：其组成元素及其质量百分比包括：C≤0.12％、Si：0.10-0.35％、Mn：0.30-0.60％、S≤0.008％、P≤0.008％、Cr：2.25-2.50％、Mo：0.90-1.10％、V：0.25-0.35％、Nb：0.010-0.030％、Ni≤0.10％、Cu≤0.15％、Ti≤0.010％、B≤0.0020％、Al≤0.010％，余量为Fe。

2.根据权利要求1所述一种加氢反应器用Cr-Mo-V钢焊接用钨极氩弧焊丝，其特征在于：其组成元素及其质量百分比包括：As≤0.010％、Sn≤0.010％、Sb≤0.003％、O≤0.0025％、N≤0.0080％、H≤0.0002％。

3.根据权利要求2所述一种加氢反应器用Cr-Mo-V钢焊接用钨极氩弧焊丝，其特征在于：所述P、Sb、Sn、As元素确定回火脆化敏感性系数X，所述回火脆化敏感性系数X≤12ppm，X＝(10P+5Sb+4Sn+As)×10^-2，式中元素以ppm含量代入。

4.一种加氢反应器用Cr-Mo-V钢焊接用钨极氩弧焊丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.冶炼制备钢锭，使用真空感应炉或电炉+炉外精炼+真空脱气冶炼制备钢锭；

b.将钢锭进行退火、开坯、轧制成φ5.5mm盘条，盘条抗拉强度≤850MPa；

c.盘条经过酸洗除锈后进行粗拉、中拉、保护气氛退火、精拉多道次冷拔加工；

d.焊丝表面镀铜处理、层绕、包装，最终制成φ1.2mm焊丝，焊丝抗拉强度800-1300MPa。