CN113478117A - 一种增材制造用的铬-钨-钴合金氩弧焊焊丝及其制备方法 - Google Patents
一种增材制造用的铬-钨-钴合金氩弧焊焊丝及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113478117A CN113478117A CN202110570846.9A CN202110570846A CN113478117A CN 113478117 A CN113478117 A CN 113478117A CN 202110570846 A CN202110570846 A CN 202110570846A CN 113478117 A CN113478117 A CN 113478117A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- percent
- less
- equal
- welding wire
- temperature
- 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.)
- Pending
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 69
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 40
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title claims abstract description 25
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 17
- NKRHXEKCTWWDLS-UHFFFAOYSA-N [W].[Cr].[Co] Chemical compound [W].[Cr].[Co] NKRHXEKCTWWDLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 17
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 44
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 42
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 26
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 23
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 18
- 238000005242 forging Methods 0.000 claims description 17
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 14
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 11
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000010622 cold drawing Methods 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 10
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims description 10
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 9
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 9
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 5
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 5
- 238000005554 pickling Methods 0.000 claims description 5
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 5
- 241001391944 Commicarpus scandens Species 0.000 claims description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 3
- 230000008520 organization Effects 0.000 claims description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 2
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 claims description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 abstract description 8
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 9
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 9
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 4
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 3
- 230000010485 coping Effects 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
- B23K35/3053—Fe as the principal constituent
- B23K35/308—Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent
- B23K35/3086—Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent containing Ni or Mn
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
- B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
- B23K35/0261—Rods, electrodes, wires
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/40—Making wire or rods for soldering or welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
一种增材制造用的铬‑钨‑钴合金氩弧焊焊丝及其制备方法，以重量百分数计焊丝的成分：C 0.060~0.100%，Si≤0.55%，Mn 0.27~0.73%，P＜0.020%，S＜0.010%，Cr 8.40~9.60%，W 2.33~3.17%，Co 2.80~3.30%，Cu 0.40~1.20%，V 0.13~0.27%，Nb 0.10~0.25%，N 0.005~0.015%，B 0.010~0.020%，Ni≤0.06%，Ti≤0.02%，Al≤0.015%，O≤0.0040%，As≤0.015%，Sb≤0.015%，Bi≤0.005%，Sn≤0.020%，Pb≤0.015%。本发明焊丝成分合理，性能满足设计要求，焊丝制备工艺成熟，满足设备进行增材制造（3D打印）的设计需求，保证成型区域满足设备在高温、腐蚀工况下安全、可靠运行的同时，也大大降低了设备造价。
Description
技术领域
本发明涉及一种增材制造技术，尤其是一种增材制造用焊丝技术，具体地说是一种主要应用于高温气冷堆蒸汽发生器换热器氦气出口侧和水/蒸汽入口侧区域的增材制造（500℃以下的低温段）的增材制造用的铬-钨-钴合金氩弧焊焊丝及其制备方法，该合金材料的使用温度可高达650℃。
背景技术
核电蒸汽发生器是产生汽轮机所需蒸汽的换热设备，也是核电站最为关键的主要设备之一，蒸汽发生器与反应堆压力容器相连，不仅直接影响电站的功率与效率，而且在进行热量交换时，还起着阻隔放射性载热剂的作用，对核电站安全至关重要。
高温气冷堆是我国具有完全自主知识产权的第四代先进核能技术，具有固有安全性、模块化设计及建造、发电效率高、用途广泛等特点。目前高温气冷堆核电站选用的是螺旋盘管式蒸发器。盘管外是一回路氦气，盘管内是二回路高温高压水蒸汽，氦气进口温度750℃、设计出口蒸汽温度566℃、13.24MPa；由于结构原因出口蒸汽温度和压力并没有达到超临界所需要的条件，因此在发电效率上是一个遗憾。
直流逆流孔道式换热器是一种新型的换热结构，两种换热介质在不同的孔道中相向对流，孔道的横截面分布类似于目前的固定管板换热器的管板布置，长度超过10米，该结构可以使出口蒸汽温度达到730℃（在氦气进口温度750℃的条件下），出口蒸汽压力超过31MPa，轻松达到超超临界发电，使得大幅度提高高温气冷堆的发电效率；同时在氦气进口温度达到950℃或更高的超高温气冷堆，该结构也能轻松满足，仅仅需要改变基体材料、满足耐高温条件即可。使得高温气冷堆在国家氢能源的发展上提供助力。
虽然直流逆流孔道式换热器结构非常优秀，但传统的制造工艺几乎不可能实现，为此人们提出利用增材制造技术制备新的换热器的结构的技术方案，以增材制造（3D打印）的成型方式成型，由于耐高温镍基合金材料非常昂贵，为了降低整体制造成本，把整个换热器按照温度范围分成三段，分别是650℃~800℃的高温段、500℃~650℃的中温段和500℃以下的低温段，不同温度段使用不同的合金成分，既满足使用条件要求，又能大幅度降低制造成本；由于不同合金成分差异很大，其性能也有很大的差异，为了避免这种成分不连续带来的性能不连续，需要在两种不同合金之间增加过渡金属区，平缓异种金属间引起的性能陡变，因此总共需要5种增材制造用的氩弧焊丝，以适用于实际工况。
发明内容
本发明的目的是：
针对基于增材制造（3D打印）成型的直流逆流孔道式换热器结构的氦气出口侧和水/蒸汽入口侧区域，即工作温度为500℃以下的低温段，设计一种铬-钨-钴合金氩弧焊焊丝及其制备方法，实现此区域的增材制造（3D打印），满足设计使用要求。
本发明的技术方案之一是：
一种增材制造用的铬-钨-钴合金氩弧焊焊丝，其特征是：以重量百分数计焊丝的成分：C 0.060~0.100%，Si ≤0.55%，Mn 0.27~0.73%，P ＜0.018%，S ＜0.009%，Cr 8.40~9.60%，W 2.33~3.17%，Co 2.80~3.30%，Cu 0.40~1.20%，V 0.13~0.27%，Nb 0.10~0.25%，N0.005~0.015%，B 0.010~0.020%，Ni ≤0.06%，Ti ≤0.02%，Al ≤0.015%，O ≤0.0040%，As≤0.015%，Sb ≤0.008%，Bi ≤0.005%，Sn ≤0.010%，Pb ≤0.015%， As+Sb+Bi+Sn+Pb ≤0.0308%，Fe余量，各组份之和为100%。
所述的碳含量应严格控制，增加含碳量，则材料的淬硬倾向大，塑性、韧性降低，同时焊缝易出现气孔、裂纹有害缺陷；降低含碳量，则焊缝的强度降低，达不到性能的设计要求；故严格控制其碳含量为0.060~0.100%，在满足该焊丝可焊性的基础上，使其材料性能达到设计要求。
所述的铬的含量应严格控制；铬能提高材料的抗高温氧化、抗高温腐蚀、抗高温蒸汽的性能，故在满足设计温度的要求上控制铬含量在8.40~9.60%。
所述的钨和钴的含量应严格控制；钨和钴的含量是提高焊丝整体性能，保证用其制造的设备在高温条件下稳定、可靠的关键所在；严格控制钨和钴的含量，使焊丝改善组织结构，增加材料的耐热性和耐磨性，在满足设计温度的要求上，可以有效控制原料成本。
所述的铌的含量应严格控制；添加微量的铌能显著提高材料的冲击韧性和屈服强度，细化材料晶粒，提高晶粒粗化温度，故控制铌含量在0.10~0.25%。
本发明的技术方案之二是：
一种增材制造用的铬-钨-钴合金氩弧焊焊丝的制备方法，其特征是：它包括以下步骤：
A.合金熔炼：根据合金的组分及质量百分比进行配料，计算出各中间合金的重量，将作为原料的中是合金投入真空感应炉中进行熔炼后，浇注成钢锭；
B.热锻开坯：将合金锭放入初始温度≤600℃的加热炉内进行加热，升温至1185℃，保温时间按1.5min/mm计算，保温结束后进行锻造，锻造成合金坯，在空气中冷却至常温；终锻温度应不低于950℃；
C.热轧退火：加热至1100℃进行热轧，热轧成盘元丝材，在空气中冷却至常温；
D.酸洗、修磨：将盘元丝材用硫酸进行酸洗，然后表面修磨至光滑；
E.拉制：采用现有的冷拉工艺，将盘元丝材逐级拉细，直至丝材直径≤3mm；
F.氢退处理：将冷拉后的盘元丝材进行氢退处理。
所述的步骤E，将热轧后的盘元丝材逐级拉细至直径≤3mm，应经过4~8级拉拔道次；对于此种铬-钨-钴合金焊丝，若拉拔道次过少，造成一次变形量过大，导致拉丝过程中非常容易断丝；若拉拔道次过多，则在拉丝的过程中 焊丝变脆，容易发生断裂；考虑此种铬-钨-钴合金焊丝的性能，4~8次拉拔为最合理道次。
本发明的有益效果：
1、本发明的焊丝具有耐腐蚀的良好性能，又具有强度高，塑性好，可冷热变形和加工成型及可焊接特点的焊丝，可广泛应用于石油化工，冶金，原子能，海洋开发，航空，航天等工业中，解决一般不锈钢和其他金属及非金属材料无法解决的工程腐蚀、高温等问题。
2、本发明的焊丝材料严格控制其碳含量。增加含碳量，则材料的淬硬倾向大，塑性、韧性降低，同时焊缝易出现气孔、裂纹等有害缺陷；降低含碳量，则焊缝的强度降低，达不到性能的设计要求。故严格控制其碳含量为0.060~0.100%，在满足该焊丝可焊性的基础上，使其材料性能达到设计要求。
3、本发明的焊丝材料严格控制铬的含量。铬可以提高材料的抗高温氧化、抗高温腐蚀、抗高温蒸汽的性能，故在满足设计温度的要求上控制铬含量在8.40~9.60%。
4、本发明的焊丝材料严格控制钨和钴的含量。钨和钴的含量是提高焊丝整体性能，保证用其制造的设备在高温条件下稳定、可靠的关键所在。严格控制钨和钴的含量，使焊丝改善组织结构，增加材料的耐热性和耐磨性，在满足设计温度的要求上，可以有效控制原料成本。
5、本发明的焊丝材料严格控制铌的含量。添加微量的铌能显著提高材料的冲击韧性和屈服强度，细化材料晶粒，提高晶粒粗化温度，故控制铌含量在0.10~0.25%。
6、本发明的制备成本同比下降60%。
7、本发明焊丝成分合理，性能满足设计要求，焊丝制备工艺成熟，满足设备进行增材制造（3D打印）的设计需求，保证成型区域满足设备在高温、腐蚀工况下安全、可靠运行的同时，也大大降低了设备造价。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一。
步骤1、合金熔炼：根据焊丝中合金的组分和质量百分比进行配料，计算出各中间合金的重量，将作为原料的中间合金投入真空感应炉中进行熔炼，在熔炼的过程中对合金的成分不断检测和控制，确保浇注成钢锭时，每100kg合金中含C：0.08kg，Si：0.40kg，Mn：0.40kg，P：0.008kg，S：0.0015kg，Cr：9.0kg，W：2.8kg，Co：3.0kg，Cu：0.60kg，V：0.20kg，Nb：0.20kg，N：0.0010kg，B：0.015kg，Ni：0.05kg，Ti：0.008kg，Al：0.008kg，O：0.0030kg，As：0.0080kg，Sb：0.0070kg，Bi：0.0008kg，Sn：0.0050kg，Pb：0.0080kg，Fe：83.1967kg，将合金溶液浇注成钢锭；
步骤2、热锻开坯：将合金锭放入初始温度≤600℃的加热炉内进行加热，升温至1185℃，保温400min后进行锻造，锻造成合金坯，在空气中冷却至常温。终锻温度应不低于950℃；
步骤3、热轧退火：加热至1100℃进行热轧，热轧成盘元丝材，在空气中冷却至常温；
步骤4、酸洗、修磨：将盘元丝材用硫酸进行酸洗，然后表面修磨至光滑；
步骤5、拉制：采用现有的冷拉工艺，将盘元丝材经历8级拉制道次拉细，直至丝材直径≤3mm；
步骤6、氢退处理（去氢化处理，可采用现有常规工艺进行，下同）：将冷拉后的盘元丝材进行氢退处理。
本案例采用氩弧焊堆焊模拟增材制造（3D打印）来验证其材料性能，高纯氩气（≥99.99%）保护，焊接参数为：焊接电流120~160A，电弧电压12~16V，退火热处理温度为700℃，焊缝的力学性能为：室温抗拉强度775MPa，屈服强度605MPa，室温冲击功60J，满足设计性能要求。将换热器的氦气出口侧和水/蒸汽入口侧区域工作温度在250~550℃之间交替工作1000小时无异常，满足使用要求。
实施例二。
步骤1、合金熔炼：根据焊丝中合金的组分和质量百分比进行配料，计算出各中间合金的重量，将作为原料的中间合金投入真空感应炉中进行熔炼，在熔炼的过程中对合金的成分不断检测和控制，确保浇注成钢锭时，每100kg合金中含C：0.1kg，Si：0.55kg，Mn：0.73kg，P：0.018kg，S：0.009kg，Cr：9.60kg，W：3.17kg，Co：3.30kg，Cu：1.20kg，V：0.27kg，Nb：0.25kg，N：0.015kg，B：0.020kg，Ni：0.06kg，Ti：0.02kg，Al：0.015kg，O：0.0040kg，As：0.0018kg，Sb：0.008kg，Bi：0.005kg，Sn：0.001kg，Pb：0.015kg，，Fe：80.6382kg，合金溶液浇注成钢锭；
步骤2、热锻开坯：将合金锭放入初始温度≤600℃的加热炉内进行加热，升温至1185℃，保温450min后进行锻造，锻造成合金坯，在空气中冷却至常温。终锻温度应不低于950℃；
步骤3、热轧退火：加热至1100℃进行热轧，热轧成盘元丝材，在空气中冷却至常温；
步骤4、酸洗、修磨：将盘元丝材用硫酸进行酸洗，然后表面修磨至光滑；
步骤5、拉制：采用现有的冷拉工艺，将盘元丝材经历6级拉制道次拉细，直至丝材直径≤3mm；
步骤6、氢退处理：将冷拉后的盘元丝材进行氢退处理。
本案例采用氩弧焊堆焊模拟增材制造（3D打印）来验证其材料性能，高纯氩气（≥99.99%）保护，焊接参数为：焊接电流120~160A，电弧电压12~16V，退火热处理温度为700℃，焊缝的力学性能为：室温抗拉强度795MPa，屈服强度624MPa，室温冲击功56J，满足设计性能要求。将换热器的氦气出口侧和水/蒸汽入口侧区域工作温度在250~550℃之间交替工作1000小时无异常，满足使用要求。
实施例三。
步骤1、合金熔炼：根据焊丝中合金的组分和质量百分比进行配料，计算出各中间合金的重量，将作为原料的中间合金投入真空感应炉中进行熔炼，在熔炼的过程中对合金的成分不断检测和控制，确保浇注成钢锭时，每100kg合金中含C：0.06kg，Si：0.15kg，Mn：0.27kg，P：0.001kg，S：0.001kg，Cr：8.40kg，W：2.33kg，Co：2.80kg，Cu：0.4kg，V：0.13kg，Nb：0.1kg，N：0.005kg，B：0.01kg，Ni：0.001kg，Ti：0.001kg，Al：0.001kg，O：0.001kg，As：0.001kg，Sb：0.001kg，Bi：0.001kg，Sn：0.01kg，Pb：0.01kg，，Fe：85.316kg，合金溶液浇注成钢锭；
步骤2、热锻开坯：将合金锭放入初始温度≤600℃的加热炉内进行加热，升温至1185℃，保温420min后进行锻造，锻造成合金坯，在空气中冷却至常温。终锻温度应不低于950℃；
步骤3、热轧退火：加热至1100℃进行热轧，热轧成盘元丝材，在空气中冷却至常温；
步骤4、酸洗、修磨：将盘元丝材用硫酸进行酸洗，然后表面修磨至光滑；
步骤5、拉制：采用现有的冷拉工艺，将盘元丝材经历6级拉制道次拉细，直至丝材直径≤3mm；
步骤6、氢退处理：将冷拉后的盘元丝材进行氢退处理。
本案例采用氩弧焊堆焊模拟增材制造（3D打印）来验证其材料性能，高纯氩气（≥99.99%）保护，焊接参数为：焊接电流120~160A，电弧电压12~16V，退火热处理温度为700℃，焊缝的力学性能为：室温抗拉强度690MPa，屈服强度516MPa，室温冲击功62J，满足设计性能要求。将换热器的氦气出口侧和水/蒸汽入口侧区域工作温度在250~550℃之间交替工作1000小时无异常，满足使用要求。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (7)
1.一种增材制造用的铬-钨-钴合金氩弧焊焊丝，其特征是：以重量百分数计焊丝的成分：C 0.060~0.100%，Si ≤0.55%，Mn 0.27~0.73%，P ＜0.018%，S ＜0.009%，Cr 8.40~9.60%，W 2.33~3.17%，Co 2.80~3.30%，Cu 0.40~1.20%，V 0.13~0.27%，Nb 0.10~0.25%，N0.005~0.015%，B 0.010~0.020%，Ni ≤0.06%，Ti ≤0.02%，Al ≤0.015%，O ≤0.0040%，As≤0.015%，Sb ≤0.008%，Bi ≤0.005%，Sn ≤0.010%，Pb ≤0.015%， As+Sb+Bi+Sn+Pb ≤0.0308%，Fe余量，各组份之和为100%。
2.根据权利要求1所述的增材制造用的铬-钨-钴合金氩弧焊焊丝，其特征：所述的碳含量应严格控制，增加含碳量，则材料的淬硬倾向大，塑性、韧性降低，同时焊缝易出现气孔、裂纹有害缺陷；降低含碳量，则焊缝的强度降低，达不到性能的设计要求；故严格控制其碳含量为0.060~0.100%，在满足该焊丝可焊性的基础上，使其材料性能达到设计要求。
3.根据权利要求1所述的增材制造用的铬-钨-钴合金氩弧焊焊丝，其特征：所述的铬的含量应严格控制；铬能提高材料的抗高温氧化、抗高温腐蚀、抗高温蒸汽的性能，故在满足设计温度的要求上控制铬含量在8.40~9.60%。
4.根据权利要求1所述的增材制造用的铬-钨-钴合金氩弧焊焊丝，其特征：所述的钨和钴的含量应严格控制；钨和钴的含量是提高焊丝整体性能，保证用其制造的设备在高温条件下稳定、可靠的关键所在；严格控制钨和钴的含量，使焊丝改善组织结构，增加材料的耐热性和耐磨性，在满足设计温度的要求上，可以有效控制原料成本。
5.根据权利要求1所述的增材制造用的铬-钨-钴合金氩弧焊焊丝，其特征：所述的铌的含量应严格控制；添加微量的铌能显著提高材料的冲击韧性和屈服强度，细化材料晶粒，提高晶粒粗化温度，故控制铌含量在0.10~0.25%。
6.一种权利要求1所述的增材制造用的铬-钨-钴合金氩弧焊焊丝的制备方法，其特征是：它包括以下步骤：
A.合金熔炼：根据合金的组分及质量百分比进行配料，计算出各中间合金的重量，将作为原料的中间合金投入真空感应炉中进行熔炼后，浇注成钢锭；
B.热锻开坯：将合金锭放入初始温度≤600℃的加热炉内进行加热，升温至1185℃，保温时间按1.5min/mm计算，保温结束后进行锻造，锻造成合金坯，在空气中冷却至常温；终锻温度应不低于950℃；
C.热轧退火：加热至1100℃进行热轧，热轧成盘元丝材，在空气中冷却至常温；
D.酸洗、修磨：将盘元丝材用硫酸进行酸洗，然后表面修磨至光滑；
E.拉制：采用现有的冷拉工艺，将盘元丝材逐级拉细，直至丝材直径≤3mm；
F.氢退处理：将冷拉后的盘元丝材进行氢退处理。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征是：所述的步骤E，将热轧后的盘元丝材逐级拉细至直径≤3mm，应经过4~8级拉拔道次；对于此种铬-钨-钴合金焊丝，若拉拔道次过少，造成一次变形量过大，导致拉丝过程中非常容易断丝；若拉拔道次过多，则在拉丝的过程中焊丝变脆，容易发生断裂；考虑此种铬-钨-钴合金焊丝的性能，4~8次拉拔为最合理道次。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110570846.9A CN113478117A (zh) | 2021-05-25 | 2021-05-25 | 一种增材制造用的铬-钨-钴合金氩弧焊焊丝及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110570846.9A CN113478117A (zh) | 2021-05-25 | 2021-05-25 | 一种增材制造用的铬-钨-钴合金氩弧焊焊丝及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113478117A true CN113478117A (zh) | 2021-10-08 |
Family
ID=77933622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110570846.9A Pending CN113478117A (zh) | 2021-05-25 | 2021-05-25 | 一种增材制造用的铬-钨-钴合金氩弧焊焊丝及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113478117A (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105562963A (zh) * | 2014-05-17 | 2016-05-11 | 江苏图南合金股份有限公司 | 成材率较高的制备镍基合金焊丝方法 |
| CN105728978A (zh) * | 2014-12-25 | 2016-07-06 | 株式会社神户制钢所 | 气体保护电弧焊用焊丝 |
| CN106425157A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-02-22 | 四川大西洋焊接材料股份有限公司 | 蒸汽温度超超临界火电机组用钢的tig焊焊丝及其制备方法 |
| CN106736033A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-31 | 钢铁研究总院 | G115耐热钢用氩弧焊焊丝 |
| CN108000003A (zh) * | 2017-12-04 | 2018-05-08 | 丹阳市盛亿润合金有限公司 | 一种高性能镍基合金焊丝的制备方法 |
| CN108213770A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-29 | 昆山京群焊材科技有限公司 | 一种650℃超超临界火电机组用金属粉芯型耐热钢埋弧焊丝及焊剂 |
| CN108838579A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-11-20 | 北京北冶功能材料有限公司 | 一种超超临界燃煤电站耐热钢用光亮焊焊丝 |
| US20180354059A1 (en) * | 2015-12-18 | 2018-12-13 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Welding material for ferritic heat-resistant steel, welded joint for ferritic heat-resistant steel, and method for producing welded joint for ferritic heat-resistant steel |
| CN111112878A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-05-08 | 北京北冶功能材料有限公司 | 一种超超临界燃煤电站耐热钢用光亮焊焊丝 |
-
2021
- 2021-05-25 CN CN202110570846.9A patent/CN113478117A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105562963A (zh) * | 2014-05-17 | 2016-05-11 | 江苏图南合金股份有限公司 | 成材率较高的制备镍基合金焊丝方法 |
| CN105728978A (zh) * | 2014-12-25 | 2016-07-06 | 株式会社神户制钢所 | 气体保护电弧焊用焊丝 |
| US20180354059A1 (en) * | 2015-12-18 | 2018-12-13 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Welding material for ferritic heat-resistant steel, welded joint for ferritic heat-resistant steel, and method for producing welded joint for ferritic heat-resistant steel |
| CN106425157A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-02-22 | 四川大西洋焊接材料股份有限公司 | 蒸汽温度超超临界火电机组用钢的tig焊焊丝及其制备方法 |
| CN106736033A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-31 | 钢铁研究总院 | G115耐热钢用氩弧焊焊丝 |
| CN108000003A (zh) * | 2017-12-04 | 2018-05-08 | 丹阳市盛亿润合金有限公司 | 一种高性能镍基合金焊丝的制备方法 |
| CN108213770A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-29 | 昆山京群焊材科技有限公司 | 一种650℃超超临界火电机组用金属粉芯型耐热钢埋弧焊丝及焊剂 |
| CN108838579A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-11-20 | 北京北冶功能材料有限公司 | 一种超超临界燃煤电站耐热钢用光亮焊焊丝 |
| CN111112878A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-05-08 | 北京北冶功能材料有限公司 | 一种超超临界燃煤电站耐热钢用光亮焊焊丝 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103451562B (zh) | 水电用调质型大厚度易焊接z向高强度钢板及其生产方法 | |
| JP7342149B2 (ja) | 析出強化型ニッケル基高クロム超合金およびその製造方法 | |
| CN107747068B (zh) | 一种耐热不锈钢无缝管及其制备方法 | |
| CN111394638B (zh) | 一种火电机组用高强高温合金及其加工工艺 | |
| CN107557616B (zh) | 一种镍基耐蚀合金管材及其制造方法 | |
| CN103276296B (zh) | 一种马氏体不锈钢环形锻件的制造方法 | |
| CN109136653A (zh) | 用于核电设备的镍基合金及其热轧板的制造方法 | |
| CN107620011B (zh) | 一种耐热不锈钢无缝管及其制备方法 | |
| CN103993202A (zh) | 一种超超临界电站锅炉管材用镍基合金及制备方法 | |
| CN103480975A (zh) | 一种核级奥氏体不锈钢焊丝制造方法 | |
| CN102059271B (zh) | 超(超)临界锅炉用无缝钢管的制造方法 | |
| CN101691641B (zh) | Ap1000核电技术一回路主管道钢锭的冶炼工艺 | |
| CN113061690A (zh) | 四代核电快堆一回路主管道裤型三通的制造方法 | |
| CN109554629A (zh) | 一种超超临界火电机组用钢及其制备方法 | |
| CN103045965A (zh) | 一种600MPa级水电压力钢管用钢板的生产工艺 | |
| CN105256254A (zh) | 一种用于co2气提法制备尿素的气提管材料的制备方法 | |
| CN101168823A (zh) | 一种高塑性连续油管用钢及其制造方法 | |
| CN113478117A (zh) | 一种增材制造用的铬-钨-钴合金氩弧焊焊丝及其制备方法 | |
| CN101972903B (zh) | 用于双相不锈钢6a铸造后缺陷的补焊焊丝 | |
| CN111647790A (zh) | 一种高强高韧铁镍铬基耐热合金及其制备方法 | |
| CN113492279B (zh) | 一种增材制造用的镍-铬-钨-钴合金氩弧焊焊丝及其制备方法 | |
| CN113492280B (zh) | 一种增材制造用的铬-钨-钴-镍-铁合金氩弧焊焊丝及其制备方法 | |
| CN113492278A (zh) | 一种增材制造用的镍基铬-镍-钴超合金氩弧焊焊丝及其制备方法 | |
| CN113478118A (zh) | 一种增材制造用的镍-铬-铁耐热合金氩弧焊焊丝及制备方法 | |
| CN111575607A (zh) | 一种钢筋混凝土用耐火钢筋的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211008 |