CN114769933A - Inconel 625改型合金堆焊焊丝及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及本发明涉及一种堆焊焊丝，具体涉及一种Inconel 625改型合金堆焊焊丝及其制备方法，属于防腐抗磨材料技术领域。该丝材成分按质量百分比范围包括如下化学成分：Cr：18.0～25.0%、Mo：6.0～12.0%、Fe：0～3.0%、Co：0～1.0%、Nb：0～1.0%、Ti：0～0.5%、Al：0～0.5%、Mn：0～0.5%、Si：0～0.5%、La：0～0.2%、Ce：0～0.2%、C：0～0.1%、Ni：余量。本发明丝材具有良好的锻造和冷拔工艺性能，所制备的堆焊层具有极好的高温防腐性能和抗磨性能，可大大提升锅炉尤其是垃圾焚烧炉锅炉抗腐蚀和高温氧化、抗磨损能力。

Description

Inconel 625改型合金堆焊焊丝及其制备方法

技术领域

本发明涉及本发明涉及一种堆焊焊丝，具体涉及一种Inconel 625改型合金堆焊焊丝及其制备方法，属于防腐抗磨材料技术领域。

背景技术

锅炉尤其是垃圾焚烧炉锅炉采用膜式水冷壁，把许多根鳞片管组成整块水冷壁受热面。水冷壁管面临着高温、烟气腐蚀的恶劣环境，因此极易产生冲蚀磨损和高温腐蚀，使管壁减薄甚至磨穿，给锅炉的安全运行带来巨大的危险性。一般采用堆焊Inconel 625合金来延长锅炉水冷壁管的使用寿命，高质量的Inconel 625堆焊层具有优异的抗腐蚀和耐磨损性能。

Lorenzin等学者分别使用普通脉冲电弧和CMT在碳钢上堆焊了Inconel 625合金。其中CMT堆焊层的稀释率较低，Inconel 625焊丝中含有1～1.7 wt%的Fe，而CMT 堆焊层的最大Fe含量仅为2.5 wt%，而使用普通脉冲电弧（非CMT）的堆焊层Fe含量为13～14 wt%。堆焊层Fe含量不应超过10%，否则会在焊缝表面形成Fe₂O₃、Fe₃O₄和FeO等，使氧化膜附着力显著降低，破坏连续性保护氧化膜，抗腐蚀性能显著下降，Adamiec等学者认为仅当堆焊层中Fe含量低于5 wt%时，腐蚀性能不受影响。因此，有必要限定焊丝中的Fe含量。

Inconel 625堆焊层一般是由γ基体、MC碳化物、Laves相以及少量夹杂物等组成，Laves 相相对于γ基体是阳极，而MC碳化物是阴极。因此，Inconel 625合金析出的MC相，不利于合金的耐腐蚀性能。Inconel 625合金中添加了大量Nb元素，而Nb是强碳化物形成元素，会促进MC型碳化物的析出。此外，焊接Inconel 625 时，枝晶间区域Nb显著富集，导致富Nb的 Laves相和MC初生碳化物的析出，这些会降低耐腐蚀性，对焊缝金属枝晶间腐蚀敏感性有重大影响。而且，粗大的MC型碳化物容易造成焊丝冷拔过程断丝，因此，有必要对焊丝中Nb含量进行调整。将合金中的Nb含量降低还可以降低堆焊成本。

Inconel 625冶炼过程中，采用稀土La或者Ce可降低合金中的夹杂物含量，这有利于提高焊丝成材率和改善焊丝的焊接工艺，因此，有必要在合金中添加少量稀土元素去除夹杂物。

发明内容

本发明目的在于提供一种Inconel 625改型合金堆焊焊丝及其制备方法，本发明丝材具有良好的锻造和冷拔工艺性能，所制备的堆焊层具有极好的高温防腐性能和抗磨性能，可大大提升锅炉尤其是垃圾焚烧炉锅炉抗腐蚀和高温氧化、抗磨损能力。

与Inconel 625合金相比，本专利限定了合金中Fe含量不能高于3 wt%，以提高堆焊层抗腐蚀性能。限定了合金中的Nb含量不能高于1.0%，使MC碳化物数量减少，避免了Nb元素的枝晶偏析，提高堆焊金属的抗腐蚀性能，可增加道次变形量，减少变形道次，提高了冷拔丝材的成材率，同时降低了焊丝合金成本和工艺制备成本。在Inconel 625改型合金冶炼过程中，采用稀土La或者Ce降低了合金中的夹杂物含量，这有利于提高焊丝成材率和改善焊丝的焊接工艺。

本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：

一种Inconel 625改型合金堆焊焊丝，其特征在于：其特征在于：该丝材成分按质量百分比范围包括如下化学成分：

Cr：18.0～25.0%、Mo：6.0～12.0%、Fe： 0～3.0%、Co：0～1.0%、Nb：0～1.0%、Ti：0～0.5%、Al：0～0.5%、Mn：0～0.5%、Si：0～0.5%、La：0～0.2%、Ce：0～0.2%、C：0～0.1%、Ni：余量。

进一步的，所述焊丝成分中Nb含量不能高于1.0 wt%。

进一步的，所述焊丝中添加微量La和Ce稀土元素，其中La含量不高于0.2 wt%，Ce含量不能高于0.2 wt%。

一种Inconel 625改型合金堆焊焊丝制备方法，该方法的步骤在于：

a、首先将原料Cr、Mo、Ni按比例称重后，放置在氧化铝坩埚中；用铝箔包裹稀土Ce，将之悬挂在真空感应炉测温枪上，待原料熔化均匀后，加入稀土Ce，保温一段时间后浇注成试棒；

b、将试棒电渣重熔；

c、将电渣重熔后的试棒锻造开坯，热轧成线材；

d、通过拉丝机逐道拉拔、减径、退火，最后丝材的直径达到规定值后，制得合金堆焊焊丝。

本发明的有益效果：

1、将本发明的Inconel 625改型合金焊丝堆焊在经过喷砂粗化表面处理后的锅炉炉管金属基体上，按照现有技术标准，采用自动MIG焊，焊接电流180V，得到厚度2.0毫米的堆焊层，本发明焊丝焊接性能好。堆焊层试样的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为460MPa、360MPa，28%，具有良好的室温力学性能。

2、将Inconel 625改型合金原料经过真空感应熔炼+电渣重熔后，锻造开坯，热轧成直径为6.5毫米的线材，经过两道次冷拔及退火工艺制备出直径为1.2毫米的焊丝。而Inconel 625合金需要三道次冷拔和退火工艺，这是由于Nb含量的降低，使合金强度降低，具有更佳的冷拔成形性能。

3、使用本发明研制的Inconel 625改型合金，加进稀土元素，夹杂物数量显著减少，降低了锻造开坯过程中开裂倾向，提高了冷拔工艺性能。

4、使用本发明研制的Inconel 625改型合金焊丝堆焊具有优异的抗高温腐蚀磨损性能，大幅延长了锅炉水冷壁管的使用寿命。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

实施例1

取含上述发明成分：按质量百分比含量为：Cr：20.0%、Mo：8.0%、Fe：0.5%、Al：0.1%、La：0.1%、Ni：余量。将合金原料经过真空感应熔炼+电渣重熔后，锻造开坯，热轧成直径为6.5毫米的线材，经过二道次冷拔及退火工艺制备出直径为1.2毫米的焊丝。

实施例2

取含上述发明成分：按质量百分比含量为：Cr：22.0%、Mo：10.0%、Fe：0.2%、Nb：0.2%、Al：0.1%、Ce：0.1%、Ni：余量。将合金原料经过真空感应熔炼+电渣重熔后，锻造开坯，热轧成直径为6.5毫米的线材，经过二道次冷拔及退火工艺制备出直径为1.2毫米的焊丝。

实施例3

取含上述发明成分：按质量百分比含量为：Cr：18.0%、Mo： 12.0%、Ni：余量。将合金原料经过真空感应熔炼+电渣重熔后，锻造开坯，热轧成直径为6.5毫米的线材，经过二道次冷拔及退火工艺制备出直径为1.2毫米的焊丝。

实施例4

取含上述发明成分：按质量百分比含量为：Cr：25.0%、Mo：6.0%、Fe： 3.0%、Co：1.0%、Nb： 1.0%、Ti： 0.5%、Al： 0.5%、Mn： 0.5%、Si： 0.5%、La： 0.2%、Ce： 0.2%、C： 0.1%、Ni：余量。将合金原料经过真空感应熔炼+电渣重熔后，锻造开坯，热轧成直径为6.5毫米的线材，经过三道次冷拔及退火工艺制备出直径为1.2毫米的焊丝。

实施例5

取含上述发明成分：按质量百分比含量为：Cr：20.0%、Mo：8.0%、Fe： 2.0%、Nb：0.8%、Ti： 0.2%、Al： 0.2%、Mn： 0.2%、Si： 0.3%、La： 0.1%、Ce： 0.1%、C： 0.1%、Ni：余量。将合金原料经过真空感应熔炼+电渣重熔后，锻造开坯，热轧成直径为6.5毫米的线材，经过三道次冷拔及退火工艺制备出直径为1.2毫米的焊丝。

现有Inconel 625焊丝成分：按质量百分比含量为：Cr：21.0%、Mo：8.5%、Fe： 0.1%、Nb： 3.6%、Ti： 0.2%、C： 0.1%、Ni：余量。将合金原料经过真空感应熔炼+电渣重熔后，锻造开坯，热轧成直径为6.5毫米的线材，经过三道次冷拔及退火工艺制备出直径为1.2毫米的焊丝。与现有Inconel 625焊丝相比，将Nb含量降低，并加入稀土La或者Ce，降低合金成本的同时，也降低了冷拔及退火次数，提高了焊丝成材率。

1、首先将原料Cr、Mo、Ni等按比例称重后，放置在氧化铝坩埚中，码料时应尽量致密。用铝箔包裹稀土Ce，将之悬挂在真空感应炉测温枪上，待原料熔化均匀后，加入稀土Ce，保温一段时间后浇注成试棒；

2、将试棒电渣重熔；

3、将电渣重熔后的试棒锻造开坯，热轧成直径为6.5毫米的线材；

4、通过拉丝机逐道拉拔、减径、退火，最后丝材的直径达到规定值1.2mm，从而得到本发明的产品。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种Inconel 625改型合金堆焊焊丝，其特征在于：其特征在于：该丝材成分按质量百分比范围包括如下化学成分：

Cr：18.0～25.0%、Mo：6.0～12.0%、Fe： 0～3.0%、Co：0～1.0%、Nb：0～1.0%、Ti：0～0.5%、Al：0～0.5%、Mn：0～0.5%、Si：0～0.5%、La：0～0.2%、Ce：0～0.2%、C：0～0.1%、Ni：余量。

2.根据权利要求1所述的Inconel 625改型合金堆焊焊丝，其特征在于：所述焊丝成分中Nb含量不能高于1.0 wt%。

3.根据权利要求1所述的Inconel 625改型合金堆焊焊丝，其特征在于：所述焊丝中添加微量La和Ce稀土元素，其中La含量不高于0.2 wt%，Ce含量不能高于0.2 wt%。

4.一种如权利要求1至3的Inconel 625改型合金堆焊焊丝制备方法，该方法的步骤特征在于：

a、首先将原料Cr、Mo、Ni按比例称重后，放置在氧化铝坩埚中；用铝箔包裹稀土Ce，将之悬挂在真空感应炉测温枪上，待原料熔化均匀后，加入稀土Ce，保温后浇注成试棒；

b、将试棒电渣重熔；

c、将电渣重熔后的试棒锻造开坯，热轧成线材；

d、通过拉丝机逐道拉拔、减径、退火，最后丝材的直径达到规定值后，制得合金堆焊焊丝。