CN112872651B - 一种药芯、药芯的制备方法、药芯焊丝及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种药芯、药芯的制备方法、药芯焊丝及焊接方法，药芯按质量百分数包括18％‑24％的金属镍、14％‑20％的金属铬、0.8％‑1.4％的金属锰、1.7％‑2.2％的金属钼、1.7％‑2.6％的金属钴、0.2％‑0.5％的金属钒、0.4％‑0.9％的硅、其余为铁制作而成，该药芯焊丝，提高CB2耐热钢的连接质量，可以实现自动化焊接，生产效率较高。

Description

一种药芯、药芯的制备方法、药芯焊丝及焊接方法

技术领域

本发明属于金属材料焊接技术领域，涉及一种药芯、药芯的制备方法、药芯焊丝及焊接方法。

背景技术

随着经济的快速发展，我国社会用电需求不断增长，然而火力发电目前仍是主要的发电方式，其高污染性不可忽视。为了减少污染、提高发电效率，需要大力发展超超临界火电机组技术。超超临界火电机组运行参数较高，其对机组部件所使用材料的性能也有较高要求，一般使用耐热钢制造机组部件。由于CB2耐热钢具有较高的蠕变强度、良好的导热性、良好的抗晶间腐蚀性能和低的热膨胀系数，其可以显著提高发电机组的热效率，主要用于制造在超超临界蒸汽参数条件下工作的发电机组的一些关键部件，如高温螺栓、涡轮叶片、机组铸件及阀门等部件。该机体常用部件的连接和缺陷修复往往需要焊接方法来进行，但CB2耐热钢的焊接性较差，焊接接头的性能难以保证。目前以焊条电弧焊为连接手段，但所制备的焊接接头强度和韧性较差，且难以实现自动化连接，使其生产效率较低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种药芯、药芯的制备方法、药芯焊丝及焊接方法，该药芯焊丝，提高CB2耐热钢的连接质量，可以实现自动化焊接，生产效率较高。

为达到上述目的，本发明所述的药芯按质量百分数包括18％-24％的金属镍、14％-20％的金属铬、0.8％-1.4％的金属锰、1.7％-2.2％的金属钼、1.7％-2.6％的金属钴、0.2％-0.5％的金属钒、0.4％-0.9％的硅、其余为铁制作而成。

一种药芯的制备方法，包括以下步骤：

1)称取金属镍、金属铬、金属锰、金属钼、金属钴、金属钒、硅及铁；

2)将金属镍、金属铬、金属锰、金属钼、金属钴、金属钒、硅及铁混合均匀，再烘干，得药芯粉末；

3)将钢带放置于焊丝成型机的放带机上，通过成型机的压槽将钢带轧制成U型槽，再将药芯粉末填入U型槽中，其中，药芯粉末的填充率为24％-28％，然后利用成型机并借助模具使得U型槽闭合，最后通过模具拉拔至丝径为预设尺寸的药芯焊丝；

4)利用盘丝机将药芯焊丝拉直，得药芯。

步骤4)的具体操作过程为：利用盘丝机将药芯焊丝拉直，再使用酒精或丙酮溶液将焊丝表面的油污擦拭干净并盘成圆盘，抽真空后密封包装，得药芯。

步骤2)中烘干的温度为200℃，时间为2.5h。

一种电站用耐热钢金属型药芯焊丝包括药芯及位于药芯外的外皮。

外皮的材料为316L不锈钢钢带。

该药芯焊丝中的药芯填充率为24％-28％。

药芯的直径为1.2mm。

一种CB2等耐热钢中的焊接方法，利用电站用耐热钢金属型药芯焊丝进行焊接。

焊接电流为160-180A，焊接电压为22-27V，保护气体为99.99％的氩气，气体流速为15-18L/min。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的药芯、药芯的制备方法、药芯焊丝及焊接方法，其中，药芯由金属镍、金属铬、金属锰、金属钼、金属钴、金属钒、硅及铁制作而成，其中，金属镍、金属锰可以形成稳定的奥氏体相，镍可与铁元素形成无限固溶体，且无金属间化合物产生，同时镍还能降低奥氏体转变温度，以提高焊缝的冲击韧性；金属铬可以大大提高焊接接头的强度，其主要作用是增大奥氏体的过冷度，从而细化晶粒，提高焊接接头强度。铬元素对强度的影响表现为适量的铬元素能提高焊缝金属的强韧性；金属钴可以提高钢的固相线温度，并扩大γ相区，从而提高奥氏体的淬火稳定性；金属钼是形成碳化物的主要元素，因此具有明显的固溶强化作用，不仅能防止CB2耐热钢焊接接头的过热倾向，也能其提高焊接接头的高温蠕变特性；金属钒是碳化物形成元素，能形成细小弥散的碳化物，在焊接熔池中通过碳化物沉淀和晶粒细化两种机制起到强化作用；硅元素可以净化焊缝，作为焊丝中主要的脱氧元素，继而可以提高CB2耐热钢的连接质量，同时，药芯焊丝制备方法简单、成分易于调控，且可以实现自动化焊接，从而提高生产效率。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：

本发明所述的药芯按质量百分数包括18％-24％的金属镍、14％-20％的金属铬、0.8％-1.4％的金属锰、1.7％-2.2％的金属钼、1.7％-2.6％的金属钴、0.2％-0.5％的金属钒、0.4％-0.9％的硅、其余为铁制作而成。

本发明所述药芯的制备方法包括以下步骤：

1)称取金属镍、金属铬、金属锰、金属钼、金属钴、金属钒、硅及铁；

2)将金属镍、金属铬、金属锰、金属钼、金属钴、金属钒、硅及铁混合均匀，再烘干，得药芯粉末；

3)将钢带放置于焊丝成型机的放带机上，通过成型机的压槽将钢带轧制成U型槽，再将药芯粉末填入U型槽中，其中，药芯粉末的填充率为24％-28％，然后利用成型机并借助模具使得U型槽闭合，最后通过模具拉拔至丝径为预设尺寸的药芯焊丝；

4)利用盘丝机将药芯焊丝拉直，得药芯。

步骤4)的具体操作过程为：利用盘丝机将药芯焊丝拉直，再使用酒精或丙酮溶液将焊丝表面的油污擦拭干净并盘成圆盘，抽真空后密封包装，得药芯。

步骤2)中烘干的温度为200℃，时间为2.5h。

本发明所述的电站用耐热钢金属型药芯焊丝包括药芯及位于药芯外的外皮。

外皮的材料为316L不锈钢钢带。

该药芯焊丝中的药芯填充率为24％-28％。

药芯的直径为1.2mm。

本发明所述的CB2等耐热钢中的焊接方法包括以下步骤：利用电站用耐热钢金属型药芯焊丝进行焊接，其中，焊接电流为160-180A，焊接电压为22-27V，保护气体为99.99％的氩气，气体流速为15-18L/min。

实施例一

本发明所述的药芯按质量百分数包括18％的金属镍、14％的金属铬、0.8％的金属锰、1.7％的金属钼、1.7％的金属钴、0.2％的金属钒、0.4％的硅、63.2％的铁制作而成。

本发明所述药芯的制备方法包括以下步骤：

1)称取金属镍、金属铬、金属锰、金属钼、金属钴、金属钒、硅及铁；

2)将金属镍、金属铬、金属锰、金属钼、金属钴、金属钒、硅及铁混合均匀，再烘干，得药芯粉末；

3)将7×0.4mm的316L不锈钢钢带放置于焊丝成型机的放带机上，通过成型机的压槽将钢带轧制成U型槽，再将药芯粉末填入U型槽中，其中，药芯粉末的填充率为24％，然后利用成型机并借助模具使得U型槽闭合，最后通过模具拉拔至丝径为预设尺寸的药芯焊丝；

4)利用盘丝机将药芯焊丝拉直，得药芯。

步骤4)的具体操作过程为：利用盘丝机将药芯焊丝拉直，再使用酒精或丙酮溶液将焊丝表面的油污擦拭干净并盘成圆盘，抽真空后密封包装，得药芯。

步骤2)中烘干的温度为200℃，时间为2.5h。

本发明所述的电站用耐热钢金属型药芯焊丝包括药芯及位于药芯外的外皮。

外皮的材料为316L不锈钢钢带。

该药芯焊丝中的药芯填充率为24％。

药芯的直径为1.2mm。

本发明所述的CB2等耐热钢中的焊接方法包括以下步骤：利用电站用耐热钢金属型药芯焊丝进行焊接，其中，焊接电流为160A，焊接电压为22V，保护气体为99.99％的氩气，气体流速为15L/min，采用直流反接，试板规格为：300×120×5mm，所制备的焊接接头抗拉强度为：753Mpa，冲击功为：27J。

实施例二

本发明所述的药芯按质量百分数包括19％的金属镍、15％的金属铬、1％的金属锰、1.8％的金属钼、1.9％的金属钴、0.3％的金属钒、0.5％的硅、60.5％铁制作而成。

本发明所述药芯的制备方法包括以下步骤：

1)称取金属镍、金属铬、金属锰、金属钼、金属钴、金属钒、硅及铁；

2)将金属镍、金属铬、金属锰、金属钼、金属钴、金属钒、硅及铁混合均匀，再烘干，得药芯粉末；

3)将7×0.4mm的316L不锈钢钢带放置于焊丝成型机的放带机上，通过成型机的压槽将钢带轧制成U型槽，再将药芯粉末填入U型槽中，其中，药芯粉末的填充率为25％，然后利用成型机并借助模具使得U型槽闭合，最后通过模具拉拔至丝径为预设尺寸的药芯焊丝；

4)利用盘丝机将药芯焊丝拉直，得药芯。

步骤4)的具体操作过程为：利用盘丝机将药芯焊丝拉直，再使用酒精或丙酮溶液将焊丝表面的油污擦拭干净并盘成圆盘，抽真空后密封包装，得药芯。

步骤2)中烘干的温度为200℃，时间为2.5h。

本发明所述的电站用耐热钢金属型药芯焊丝包括药芯及位于药芯外的外皮。

外皮的材料为316L不锈钢钢带。

该药芯焊丝中的药芯填充率为25％。

药芯的直径为1.2mm。

本发明所述的CB2等耐热钢中的焊接方法包括以下步骤：利用电站用耐热钢金属型药芯焊丝进行焊接，其中，焊接电流为165A，焊接电压为23V，保护气体为99.99％的氩气，气体流速为16L/min，采用直流反接，试板规格为300×120×5mm。所制备的焊接接头抗拉强度为796Mpa，冲击功为32J。

实施例三

本发明所述的药芯按质量百分数包括20％的金属镍、17％的金属铬、1.2％的金属锰、1.9％的金属钼、2.1％的金属钴、0.4％的金属钒、0.6％的硅、56.8％的铁制作而成。

本发明所述药芯的制备方法包括以下步骤：

1)称取金属镍、金属铬、金属锰、金属钼、金属钴、金属钒、硅及铁；

2)将金属镍、金属铬、金属锰、金属钼、金属钴、金属钒、硅及铁混合均匀，再烘干，得药芯粉末；

3)将7×0.4mm的316L不锈钢钢带放置于焊丝成型机的放带机上，通过成型机的压槽将钢带轧制成U型槽，再将药芯粉末填入U型槽中，其中，药芯粉末的填充率为26％，然后利用成型机并借助模具使得U型槽闭合，最后通过模具拉拔至丝径为预设尺寸的药芯焊丝；

4)利用盘丝机将药芯焊丝拉直，得药芯。

步骤4)的具体操作过程为：利用盘丝机将药芯焊丝拉直，再使用酒精或丙酮溶液将焊丝表面的油污擦拭干净并盘成圆盘，抽真空后密封包装，得药芯。

步骤2)中烘干的温度为200℃，时间为2.5h。

本发明所述的电站用耐热钢金属型药芯焊丝包括药芯及位于药芯外的外皮。

外皮的材料为316L不锈钢钢带。

该药芯焊丝中的药芯填充率为26％。

药芯的直径为1.2mm。

本发明所述的CB2等耐热钢中的焊接方法包括以下步骤：利用电站用耐热钢金属型药芯焊丝进行焊接，其中，焊接电流为170A，焊接电压为25V，保护气体为99.99％的氩气，气体流速为16L/min，采用直流反接，试板规格为300×120×5mm。所制备的焊接接头抗拉强度为775Mpa，冲击功为29J。

实施例四

本发明所述的药芯按质量百分数包括22％的金属镍、18％的金属铬、1.4％的金属锰、2.1％的金属钼、2.4％的金属钴、0.45％的金属钒、0.8％的硅、52.85％铁制作而成。

本发明所述药芯的制备方法包括以下步骤：

1)称取金属镍、金属铬、金属锰、金属钼、金属钴、金属钒、硅及铁；

2)将金属镍、金属铬、金属锰、金属钼、金属钴、金属钒、硅及铁混合均匀，再烘干，得药芯粉末；

3)将钢带放置于焊丝成型机的放带机上，通过成型机的压槽将钢带轧制成U型槽，再将药芯粉末填入U型槽中，其中，药芯粉末的填充率为27％，然后利用成型机并借助模具使得U型槽闭合，最后通过模具拉拔至丝径为预设尺寸的药芯焊丝；

4)利用盘丝机将药芯焊丝拉直，得药芯。

步骤4)的具体操作过程为：利用盘丝机将药芯焊丝拉直，再使用酒精或丙酮溶液将焊丝表面的油污擦拭干净并盘成圆盘，抽真空后密封包装，得药芯。

步骤2)中烘干的温度为200℃，时间为2.5h。

本发明所述的电站用耐热钢金属型药芯焊丝包括药芯及位于药芯外的外皮。

外皮的材料为316L不锈钢钢带。

该药芯焊丝中的药芯填充率为27％。

药芯的直径为1.2mm。

本发明所述的CB2等耐热钢中的焊接方法包括以下步骤：利用电站用耐热钢金属型药芯焊丝进行焊接，其中，焊接电流为175A，焊接电压为26V，保护气体为99.99％的氩气，气体流速为17L/min，采用直流反接，试板规格为300×120×5mm。所制备的焊接接头抗拉强度为782Mpa，冲击功为30J。

实施例五

本发明所述的药芯按质量百分数包括24％的金属镍、20％的金属铬、1.4％的金属锰、2.2％的金属钼、2.6％的金属钴、0.5％的金属钒、0.9％的硅、48.4％铁制作而成。

本发明所述药芯的制备方法包括以下步骤：

1)称取金属镍、金属铬、金属锰、金属钼、金属钴、金属钒、硅及铁；

2)将金属镍、金属铬、金属锰、金属钼、金属钴、金属钒、硅及铁混合均匀，再烘干，得药芯粉末；

3)将7×0.4mm的316L不锈钢钢带放置于焊丝成型机的放带机上，通过成型机的压槽将钢带轧制成U型槽，再将药芯粉末填入U型槽中，其中，药芯粉末的填充率为28％，然后利用成型机并借助模具使得U型槽闭合，最后通过模具拉拔至丝径为预设尺寸的药芯焊丝；

4)利用盘丝机将药芯焊丝拉直，得药芯。

步骤4)的具体操作过程为：利用盘丝机将药芯焊丝拉直，再使用酒精或丙酮溶液将焊丝表面的油污擦拭干净并盘成圆盘，抽真空后密封包装，得药芯。

步骤2)中烘干的温度为200℃，时间为2.5h。

本发明所述的电站用耐热钢金属型药芯焊丝包括药芯及位于药芯外的外皮。

外皮的材料为316L不锈钢钢带。

该药芯焊丝中的药芯填充率为28％。

药芯的直径为1.2mm。

本发明所述的CB2等耐热钢中的焊接方法包括以下步骤：利用电站用耐热钢金属型药芯焊丝进行焊接，其中，焊接电流为180A，焊接电压为27V，保护气体为99.99％的氩气，气体流速为18L/min，采用直流反接，试板规格：300×120×5mm。所制备的焊接接头抗拉强度为745Mpa，冲击功为26.8J。

Claims (4)

1.一种金属型药芯焊丝，应用于CB2耐热钢，其特征在于，药芯按质量百分数包括18％-24％的金属镍、14％-20％的金属铬、0.8％-1.4％的金属锰、1.7％-2.2％的金属钼、1.7％-2.6％的金属钴、0.2％-0.5％的金属钒、0.4％-0.9％的硅、其余为铁制作而成；

金属型药芯焊丝的制备方法包括以下步骤：

1)称取金属镍、金属铬、金属锰、金属钼、金属钴、金属钒、硅及铁；

2)将金属镍、金属铬、金属锰、金属钼、金属钴、金属钒、硅及铁混合均匀，再烘干，得药芯粉末；

3)将钢带放置于焊丝成型机的放带机上，通过成型机的压槽将钢带轧制成U型槽，再将药芯粉末填入U型槽中，其中，药芯粉末的填充率为24％-28％，然后利用成型机并借助模具使得U型槽闭合，最后通过模具拉拔至丝径为预设尺寸的药芯焊丝；

4)利用盘丝机将药芯焊丝拉直，得金属型药芯焊丝；

步骤4)的具体操作过程为：利用盘丝机将药芯焊丝拉直，再使用酒精或丙酮溶液将焊丝表面的油污擦拭干净并盘成圆盘，抽真空后密封包装，得金属型药芯焊丝；

步骤2)中烘干的温度为200℃，时间为2.5h。

2.根据权利要求1所述的金属型药芯焊丝，其特征在于，钢带的材料为316L不锈钢钢带。

3.根据权利要求1所述的金属型药芯焊丝，其特征在于，金属型药芯焊丝的直径为1.2mm。

4.一种CB2耐热钢的焊接方法，其特征在于，利用权利要求1-3任一项所述的金属型药芯焊丝进行焊接；

焊接电流为160-180A，焊接电压为22-27V，保护气体为99.99％的氩气，气体流速为15-18L/min。