CN116079280A - 耐热腐蚀Ni-Cr焊丝、制造方法和焊接工艺 - Google Patents

耐热腐蚀Ni-Cr焊丝、制造方法和焊接工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种耐热腐蚀Ni‑Cr焊丝、制造方法和焊接工艺，涉及焊接材料技术领域，为解决水冷壁堆焊效果差的问题而设计。应用于水冷壁堆焊，包括外皮以及填充于外皮中的药芯；外皮为Cr20Ni80带，以占药芯总质量的质量百分比计，药芯包括：Cr：83.0%~85.0%，Ta：1.0%~3.0%，WC：2.0%~4.0%，Ti：1.0%~2.0%，Al：0.5%~1.0%，Y：0.5%~1.0%，其余为Ni。本发明提供的耐热腐蚀Ni‑Cr焊丝可以提高堆焊层的服役性能。

Description

耐热腐蚀Ni-Cr焊丝、制造方法和焊接工艺
技术领域
本发明涉及焊接材料技术领域，具体而言，涉及一种耐热腐蚀Ni-Cr焊丝、耐热腐蚀Ni-Cr焊丝的制造方法和耐热腐蚀Ni-Cr焊丝的焊接工艺。
背景技术
火力发电锅炉的关键承压部件主要包括过热器管、再热器管、水冷壁管和联箱及管道等，这些部件长期在高温、烟气等恶劣环境介质中运行，不仅要考虑其高温强度，更重要的是向火侧燃料燃烧后形成的腐蚀性气氛及煤灰将会引发管材表面的高温腐蚀，这里主要指热腐蚀。随着锅炉蒸汽参数的提高和机组容量的增加，过热器管、再热器管、水冷壁管和联箱及管道由于高温腐蚀而导致失效事故存在逐渐上升的趋势，严重影响了机组的安全运行。目前，比较常规的做法是在上述管道的受热面进行表面改性，包括采用激光熔敷技术、电弧堆焊技术、超音速喷涂技术进行表面涂层的熔敷。由于电厂锅炉管道数量庞大，工程量巨大，因此电弧堆焊技术是管道表面改性的首选。这其中，CMT（冷金属过渡）技术凭借低热输入、低稀释率、高熔敷效率等特点，成为电弧堆焊方法中最具竞争力的技术。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种耐热腐蚀Ni-Cr焊丝，以解决现有对水冷壁堆焊效果差的技术问题。
本发明提供的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝，应用于水冷壁堆焊，包括外皮以及填充于外皮中的药芯；外皮为Cr20Ni80带，以占药芯总质量的质量百分比计，药芯包括：Cr：83.0%~85.0%，Ta：1.0%~3.0%，WC：2.0%~4.0%，Ti：1.0%~2.0%，Al：0.5%~1.0%，Y：0.5%~1.0%，其余为Ni。
本发明耐热腐蚀Ni-Cr焊丝带来的有益效果是：
本发明所提供的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝，适用于电厂锅炉过热器管、再热器管、水冷壁管和联箱及管道的表面电弧堆焊，本发明焊丝以Ni-Cr合金系为主，熔敷层组织为奥氏体，具有优异的高温稳定性，可以保证堆焊层的高温服役性能。针对过热器管、再热器管、水冷壁管和联箱及管道的服役工况，为了提高其热腐蚀寿命，加入了大量的Cr元素：Cr首先是作为固溶强化元素（固溶于奥氏体基体中）来提高熔敷层的强度；其次，Cr在高温下可以与O反应生成致密的氧化膜，从而保护熔敷层，降低其继续发生热腐蚀的速度。在奥氏体为基体组织的基础上，通过多种合金元素的作用来进一步提高熔敷层的服役性能：添加Ta元素，由于其原子半径较大，当其固溶于奥氏体基体中时，引起的晶格畸变较大，可以有效提高熔敷层的强度；此外，由于Ta固溶所引起的晶格畸变较大，将进一步提高Cr在奥氏体基体上的固溶度；通过联合添加Ti、Al元素，通过形成Ni-TiAl金属间化合物相，实现对熔敷层基体组织的强化。焊丝通过添加微量的Y元素，Y作为稀土元素，具有净化奥氏体晶界，强化晶界结合强度，提高熔敷层高温稳定性的作用。在药粉中添加了WC粉末，目的是：锅炉在使用过程中，煤灰中通常含有颗粒性物质，管道收到高温热腐蚀的同时，煤灰的对管道的磨损具有加速热腐蚀的作用，即不断促使新的管道表面暴露在高温腐蚀环境下，从而加剧其失效发生。添加WC粉末后，WC具有颗粒增强的作用，可显著提高奥氏体基体的耐磨性能，从而保护Cr所形成的致密氧化膜的完整性，提高管道的服役寿命。
优选的技术方案中，耐热腐蚀Ni-Cr焊丝的填充率为30%~35%。
优选的技术方案中，焊丝的直径为1.0mm~1.2mm。
本发明的第二个目的在于提供一种耐热腐蚀Ni-Cr焊丝的制造方法，用于制造上述的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝，包括如下步骤：
称取药粉：按质量百分比：Cr粉83.0%~85.0%，Ta粉1.0%~3.0%，WC粉2.0%~4.0%，Ti粉1.0%~2.0%，Al粉0.5%~1.0%，Y粉0.5%~1.0%，其余为Ni粉，其中，以上所有组分的质量百分比之和为100%，来称取药粉；
烘干药粉；
混合药粉；
填充药粉：去除外皮表面的油脂，并将外皮弯曲为U形，将混合好的药粉填充进外皮，并将外皮合口；
拉拔焊丝：采用拉拔工艺制成焊丝成品。
本发明耐热腐蚀Ni-Cr焊丝制造方法带来的有益效果是：
采用上述方法制备的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝，可以提高熔敷层的强度和耐磨性能，提高晶界结合力，最终起到提高熔敷层的高温持久强度和蠕变寿命，改善熔敷层的服役性能。
优选的技术方案中，烘干药粉步骤中，将药粉置于真空环境中加热，加热温度为200℃~250℃，保温时间为2h~4h。
优选的技术方案中，混合药粉步骤中，将烘干后的药粉放置于混粉机中进行混合，混合时间为1h~3h。
优选的技术方案中，药粉的粒度为100目~200目。
优选的技术方案中，外皮的原材料尺寸为厚度为0.4mm，宽度为7mm。
优选的技术方案中，还包括焊丝包装步骤：将焊丝成品缠绕于焊丝盘，并密封在药芯焊丝真空包装袋内。
本发明的第三个目的在于提供耐热腐蚀Ni-Cr焊丝的焊接工艺，采用上述的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝在12CrMoV水冷壁表面进行堆焊：首先采用CMT-cycle模式，在基体上堆焊一薄层金属，层厚1.0~2.0mm，单道层宽3.0~4.0mm；接着采用CMT模式，在上述堆焊层上堆焊，层厚3~4mm，层宽8~9mm，搭接宽度控制在3~4mm，焊接电流180~200A，焊接电压10~12V。
本发明提供的焊接工艺带来的有益效果是：
采用上述方法堆焊的堆焊熔敷层，可以提高熔敷层的强度和耐磨性能，提高晶界结合力，最终起到提高熔敷层的高温持久强度和蠕变寿命，改善熔敷层的服役性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对实施例或背景技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为各个实施例中进行CMT堆焊过程示意图；
图2为使用实施例二制备的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝在Q235板材表面进行的焊接工艺性测试照片；
图3为使用实施例二制备的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝在12CrMoV水冷壁上进行堆焊后其堆焊层的金相组织图片。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种耐热腐蚀Ni-Cr焊丝及其制造方法和焊接工艺，可以对12CrMoV材质的水冷壁表面堆焊，以提高堆焊形成的堆焊层的强度和耐磨性能，保证水冷壁的安全服役。
第一方面，本实施例提供的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝，包括外皮以及填充于外皮中的药芯；外皮为Cr20Ni80带，以占药芯总质量的质量百分比计，药芯包括：Cr：83.0%~85.0%，Ta：1.0%~3.0%，WC：2.0%~4.0%，Ti：1.0%~2.0%，Al：0.5%~1.0%，Y：0.5%~1.0%，其余为Ni。
其中，Cr20Ni80带应满足GB/T1234-2012。
本发明所提供的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝，适用于电厂锅炉过热器管、再热器管、水冷壁管和联箱及管道的表面电弧堆焊，本发明焊丝以Ni-Cr合金系为主，熔敷层组织为奥氏体，具有优异的高温稳定性，可以保证堆焊层的高温服役性能。针对过热器管、再热器管、水冷壁管和联箱及管道的服役工况，为了提高其热腐蚀寿命，加入了大量的Cr元素：Cr首先是作为固溶强化元素（固溶于奥氏体基体中）来提高熔敷层的强度；其次，Cr在高温下可以与O反应生成致密的氧化膜，从而保护熔敷层，降低其继续发生热腐蚀的速度。在奥氏体为基体组织的基础上，通过多种合金元素的作用来进一步提高熔敷层的服役性能：添加Ta元素，由于其原子半径较大，当其固溶于奥氏体基体中时，引起的晶格畸变较大，可以有效提高熔敷层的强度；此外，由于Ta固溶所引起的晶格畸变较大，将进一步提高Cr在奥氏体基体上的固溶度；通过联合添加Ti、Al元素，通过形成Ni-TiAl金属间化合物相，实现对熔敷层基体组织的强化。焊丝通过添加微量的Y元素，Y作为稀土元素，具有净化奥氏体晶界，强化晶界结合强度，提高熔敷层高温稳定性的作用。在药粉中添加了WC粉末，目的是：锅炉在使用过程中，煤灰中通常含有颗粒性物质，管道收到高温热腐蚀的同时，煤灰的对管道的磨损具有加速热腐蚀的作用，即不断促使新的管道表面暴露在高温腐蚀环境下，从而加剧其失效发生。添加WC粉末后，WC具有颗粒增强的作用，可显著提高奥氏体基体的耐磨性能，从而保护Cr所形成的致密氧化膜的完整性，提高管道的服役寿命。
本发明实施例的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝中，耐热腐蚀Ni-Cr焊丝的填充率为30%~35%。
本发明实施例的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝中，焊丝的直径为1.0mm~1.2mm。
具体的，本发明实施例中的各组分的作用机理和含量如下：
焊丝中主要元素为Ni，来自于作为外皮的Cr20Ni80带和药粉的添加。Ni元素的含量保证了其熔敷层为奥氏体组织。奥氏体为面心立方，其高温性能较体心或者是六方晶系优异，因此焊丝以Ni元素为主，是保证其高温服役的前提。
焊丝中第二主要元素为Cr，来自作为外皮的Cr20Ni80带和药粉的添加。由于锅炉受热面的服役工况较为恶劣，温度较高。Cr元素在高温下生成致密的氧化膜，可以起到保护熔敷层的目的，因此大量Cr的加入，进一步保证了其高温服役性能。此外，Cr虽然为铁素体形成元素，但是其固溶于奥氏体基体中可以起到固溶强化的作用，从而提高熔敷层的服役性能。以占药芯总重的百分比计，Cr的含量可以为：83.0%、85.0%、84.0%、83.5%、84.5%，以及两百分比取值点之间的任意质量百分比值；
焊丝中还包括Ti、Al元素：借助Ti、Al元素与Ni反应生成的Ni-TiAl金属间化合物，实现其对奥氏体基体的沉淀强化作用。此外，Ni-TiAl金属间化合物还可以起到细化熔敷层晶粒的作用，提高熔敷层的蠕变寿命。以占药芯总重的百分比计，Ti的含量可以为：1.0%、2.0%、1.5%、1.2%、3.5%，以及两百分比取值点之间的任意质量百分比值。以占药芯总重的百分比计，Al的含量可以为：0.5%、1.0%、0.7%、0.6%、3.5%，以及两百分比取值点之间的任意质量百分比值。
焊丝中还添加了一定量的Ta：Ta的原子半径较大，当其固溶于奥氏体基体中时，所带来的晶格畸变较严重，一方面可以显著提高熔敷层的强度，另一方面可以提高Cr元素在奥氏体基体中的固溶度。以占药芯总重的百分比计，Ta的含量可以为：1.0%、3.0%、2.0%、1.3%、2.5%，以及两百分比取值点之间的任意质量百分比值。
焊丝中还添加了一定量的WC：WC硬质颗粒可以起到弥散强化的作用，提高熔敷层的强度和耐磨性能，从而保护其在煤灰环境下的服役寿命。以占药芯总重的百分比计，WC的含量可以为：2.0%、4.0%、3.0%、1.3%、2.5%，以及两百分比取值点之间的任意质量百分比值；
焊丝中还添加了稀土元素Y：稀土Y元素的添加可以起到净化晶界的作用，提高晶界结合力，最终起到提高熔敷层的高温持久强度和蠕变寿命。以占药芯总重的百分比计，Nb的含量可以为：1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%，以及两百分比取值点之间的任意质量百分比值。
综上，本实施例提供的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝采用多种元素进行综合固溶强化，不同元素进入熔敷层的奥氏体基体中，对晶格畸变的影响更大，而且还会发生相互作用，晶界结合强度高，熔敷层的稳定性腔，管道的服役寿命增加。
另一方面，本实施例所提供的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝的制造方法，用于制造上述的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝，包括如下步骤：
称取药粉：按质量百分比：Cr粉83.0%~85.0%，Ta粉1.0%~3.0%，WC粉2.0%~4.0%，Ti粉1.0%~2.0%，Al粉0.5%~1.0%，Y粉0.5%~1.0%，其余为Ni粉，其中，以上所有组分的质量百分比之和为100%，来称取药粉；
烘干药粉；其中，该步骤中，将药粉置于真空环境中加热，加热温度为200℃~250℃，保温时间为2h~4h。
混合药粉：将烘干后的药粉进行充分的混合，混合时间为1h-3h；具体的，可以将烘干的药粉置于混粉机中进行混合；
填充药粉：去除外皮表面的油脂，其中，可以采用酒精去除外皮原材料表面的油脂，并通过药芯焊丝成型机将外皮弯曲为U形，将混合好的药粉填充进外皮，并将外皮合口；
拉拔焊丝：采用拉拔工艺制成焊丝成品，具体的，采用拉拔模具拉拔制造焊丝成品，采用多道次拉拔的工艺，第一道次的拉拔模具孔径为2.6mm，所制成的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝直径为1.0mm~1.2mm。
采用上述方法制备的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝，可以提高熔敷层的强度和耐磨性能，提高晶界结合力，最终起到提高熔敷层的高温持久强度和蠕变寿命，改善熔敷层的服役性能。
除上述步骤外，制造方法还可以包括焊丝包装步骤：将焊丝成品缠绕于焊丝盘，并密封在药芯焊丝真空包装袋内。
具体的，称取药粉的步骤中，药粉的粒度为100目~200目。
具体的，外皮的原材料尺寸为厚度为0.4mm，宽度为7mm。
再一方面，本实施例所提供的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝的焊接工艺，采用上述的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝对诸如水冷壁管待焊接件进行焊接。首先采用CMT-cycle模式，在基体上堆焊一薄层金属，层厚1.0~2.0mm，单道层宽3.0~4.0mm；接着采用CMT模式，在上述堆焊层上堆焊，层厚3~4mm，层宽8~9mm，搭接宽度控制在3~4mm，焊接电流180~200A，焊接电压10~12V。
采用上述方法堆焊的堆焊熔敷层，可以提高熔敷层的强度和耐磨性能，提高晶界结合力，最终起到提高熔敷层的高温持久强度和蠕变寿命，改善熔敷层的服役性能。
本发明实施例所提供的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝及其制造方法和焊接工艺，具有以下有益效果：
（1）本发明实施例提供的焊丝适用于电厂锅炉过热器管、再热器管、水冷壁管和联箱及管道的表面电弧堆焊，本发明焊丝以Ni-Cr合金系为主，熔敷层组织为奥氏体，具有优异的高温稳定性，可以保证堆焊层的高温服役性能。
（2）本发明实施例提供的焊丝针对过热器管、再热器管、水冷壁管和联箱及管道的服役工况，为了提高其热腐蚀寿命，加入了大量的Cr元素：Cr首先是作为固溶强化元素（固溶于奥氏体基体中）来提高熔敷层的强度；其次，Cr在高温下可以与O反应生成致密的氧化膜，从而保护熔敷层，降低其继续发生热腐蚀的速度。
（3）本发明实施例提供的焊丝在奥氏体为基体组织的基础上，通过多种合金元素的作用来进一步提高熔敷层的服役性能：添加Ta元素，由于其原子半径较大，当其固溶于奥氏体基体中时，引起的晶格畸变较大，可以有效提高熔敷层的强度；此外，由于Ta固溶所引起的晶格畸变较大，将进一步提高Cr在奥氏体基体上的固溶度；通过联合添加Ti、Al元素，通过形成Ni-TiAl金属间化合物相，实现对熔敷层基体组织的强化。
（4）焊丝通过添加微量的Y元素，Y作为稀土元素，具有净化奥氏体晶界，强化晶界结合强度，提高熔敷层高温稳定性的作用。
（5）本发明在药粉中添加了WC粉末，目的是：锅炉在使用过程中，煤灰中通常含有颗粒性物质，管道收到高温热腐蚀的同时，煤灰的对管道的磨损具有加速热腐蚀的作用，即不断促使新的管道表面暴露在高温腐蚀环境下，从而加剧其失效发生。添加WC粉末后，WC具有颗粒增强的作用，可显著提高奥氏体基体的耐磨性能，从而保护Cr所形成的致密氧化膜的完整性，提高管道的服役寿命。
为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明所提供的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝及其制造方法和焊接工艺进行更加详细的描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例一：
步骤1：称取药粉，按以下质量百分比来称取药粉：Cr粉83.0%，Ta粉1.0%，WC粉2.0%，Ti粉1.0%，Al粉0.5%，Y粉0.5%，其余为Ni粉，其中，以上所有组分的质量百分比之和为100%。
步骤2：烘干药粉，将药粉置于真空加热炉内加热，加热温度为200℃，保温时间为2h。以去除药粉中的水分。
步骤3：混合药粉，将烘干后的药粉置于混粉机中进行充分的混合，混合时间为1h。
步骤4：填充药粉，选用Cr20Ni80带作为药芯焊丝的外皮，采用酒精去除外皮原材料表面的油脂，并通过药芯焊丝成型机将外皮弯曲为U形，将混合好的药粉填充进外皮，并将外皮合口。
步骤5：拉拔焊丝，采用拉拔工艺制成焊丝成品，其中，采用拉拔模具拉拔制造焊丝成品，采用多道次拉拔的工艺，第一道次的拉拔模具孔径为2.6mm，模具孔径依次减少，最终所制成的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝直径为1.0mm~1.2mm。
步骤6：焊丝包装步骤，将焊丝成品缠绕于焊丝盘，并密封在药芯焊丝真空包装袋内。
用实施例一的制造方法制造的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝在12CrMoV水冷壁表面堆焊，堆焊顺序如图1所示：首先采用CMT-cycle模式，在基体上堆焊一薄层金属，层厚约1.0mm，单道层宽约3.0mm；接着采用CMT模式，在上述堆焊层上堆焊，层厚3mm，层宽约8mm，搭接宽度控制在3mm，焊接电流180~200A，焊接电压10~12V。
其中CMT为coldmetal transfer，冷金属过渡焊接技术。CMT-cycle，为采用CMT技术循环焊接。其中图1（a）表示采用CMT-cycle模式焊接的过程示意图；图1（b）表示采用CMT-cycle模式焊接结束后的示意图；图1（c）表示采用CMT模式焊接的过程示意图；图1（d）表示采用CMT式焊接结束后的示意图。
堆焊过程中电弧燃烧稳定、熔滴过渡均匀、飞溅较少，焊后焊缝成型美观，无气孔、裂纹等缺陷。经测试：
（1）堆焊层的稀释率为5%；
（2）堆焊层外表面Fe元素含量为2.8%。
（3）堆焊层的显微维氏硬度为315HV0.2；
（4）堆焊层组织为奥氏体组织，呈现柱状树枝晶形貌；
实施例二：
步骤1：称取药粉，按以下质量百分比来称取药粉：Cr粉85.0%，Ta粉3.0%，WC粉4.0%，Ti粉2.0%，Al粉1.0%，Y粉1.0%，其余为Ni粉，其中，以上所有组分的质量百分比之和为100%。
步骤2：烘干药粉，将药粉置于真空加热炉内加热，加热温度为250℃，保温时间为4h。以去除药粉中的水分。
步骤3：混合药粉，将烘干后的药粉置于混粉机中进行充分的混合，混合时间为3h。
步骤4：填充药粉，选用Cr20Ni80带作为药芯焊丝的外皮，采用酒精去除外皮原材料表面的油脂，并通过药芯焊丝成型机将外皮弯曲为U形，将混合好的药粉填充进外皮，并将外皮合口。
步骤5：拉拔焊丝，采用拉拔工艺制成焊丝成品，其中，采用拉拔模具拉拔制造焊丝成品，采用多道次拉拔的工艺，第一道次的拉拔模具孔径为2.6mm，模具孔径依次减少，最终所制成的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝直径为1.0mm~1.2mm。
步骤6：焊丝包装步骤，将焊丝成品缠绕于焊丝盘，并密封在药芯焊丝真空包装袋内。
用实施例二中的制造方法所制造的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝在12CrMoV水冷壁表面堆焊，堆焊顺序如图1所示：首先采用CMT-cycle模式，在基体上堆焊一薄层金属，层厚约2.0mm，单道层宽约4.0mm；接着采用CMT模式，在上述堆焊层上堆焊，层厚4mm，层宽约9mm，搭接宽度控制在4mm，焊接电流180~200A，焊接电压10~12V。
堆焊过程中电弧燃烧稳定、熔滴过渡均匀、飞溅较少，焊后焊缝成型美观，无气孔、裂纹等缺陷。经测试：
（1）堆焊层的稀释率为4%；
（2）堆焊层外表面Fe元素含量为2.5%。
（3）堆焊层的显微维氏硬度为325HV0.2；
（4）堆焊层组织为奥氏体组织，呈现柱状树枝晶形貌；
图2为使用实施例二制备的焊丝在Q235基体上进行的焊接工艺性试验，从图中可以看出，堆焊焊缝成形良好。
图3为使用实施例二制备的焊丝在12CrMoV水冷壁上进行堆焊后其堆焊层的金相组织，从图中可以看出，堆焊层为全奥氏体组织，呈现柱状树枝晶形貌，未发现气孔、裂纹等缺陷。
实施例三：
步骤1：称取药粉，按以下质量百分比来称取药粉：Cr粉84.0%，Ta粉2.0%，WC粉3.0%，Ti粉1.5%，Al粉0.7%，Y粉0.7%，其余为Ni粉，其中，以上所有组分的质量百分比之和为100%。
步骤2：烘干药粉，将药粉置于真空加热炉内加热，加热温度为230℃，保温时间为3h。以去除药粉中的水分。
步骤3：混合药粉，将烘干后的药粉置于混粉机中进行充分的混合，混合时间为2h。
步骤4：填充药粉，选用Cr20Ni80带作为药芯焊丝的外皮，采用酒精去除外皮原材料表面的油脂，并通过药芯焊丝成型机将外皮弯曲为U形，将混合好的药粉填充进外皮，并将外皮合口。
步骤5：拉拔焊丝，采用拉拔工艺制成焊丝成品，其中，采用拉拔模具拉拔制造焊丝成品，采用多道次拉拔的工艺，第一道次的拉拔模具孔径为2.6mm，模具孔径依次减少，最终所制成的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝直径为1.0mm~1.2mm。
步骤6：焊丝包装步骤，将焊丝成品缠绕于焊丝盘，并密封在药芯焊丝真空包装袋内。
用实施例三中的制造方法所制造的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝在12CrMoV水冷壁表面堆焊，堆焊顺序如图1所示：首先采用CMT-cycle模式，在基体上堆焊一薄层金属，层厚约1.5mm，单道层宽约3.5mm；接着采用CMT模式，在上述堆焊层上堆焊，层厚3.5mm，层宽约8.5mm，搭接宽度控制在3.5mm，焊接电流180~200A，焊接电压10~12V。
堆焊过程中电弧燃烧稳定、熔滴过渡均匀、飞溅较少，焊后焊缝成型美观，无气孔、裂纹等缺陷。经测试：
（1）堆焊层的稀释率为3.4%；
（2）堆焊层外表面Fe元素含量为2.7%。
（3）堆焊层的显微维氏硬度为301HV0.2；
（4）堆焊层组织为奥氏体组织，呈现柱状树枝晶形貌；
实施例四：
步骤1：称取药粉，按以下质量百分比来称取药粉：Cr粉83.5%，Ta粉1.3%，WC粉2.4%，Ti粉1.2%，Al粉0.6%，Y粉0.6%，其余为Ni粉，其中，以上所有组分的质量百分比之和为100%。
步骤2：烘干药粉，将药粉置于真空加热炉内加热，加热温度为220℃，保温时间为2.4h。以去除药粉中的水分。
步骤3：混合药粉，将烘干后的药粉置于混粉机中进行充分的混合，混合时间为1.3h。
步骤4：填充药粉，选用Cr20Ni80带作为药芯焊丝的外皮，采用酒精去除外皮原材料表面的油脂，并通过药芯焊丝成型机将外皮弯曲为U形，将混合好的药粉填充进外皮，并将外皮合口。
步骤5：拉拔焊丝，采用拉拔工艺制成焊丝成品，其中，采用拉拔模具拉拔制造焊丝成品，采用多道次拉拔的工艺，第一道次的拉拔模具孔径为2.6mm，模具孔径依次减少，最终所制成的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝直径为1.0mm~1.2mm。
步骤6：焊丝包装步骤，将焊丝成品缠绕于焊丝盘，并密封在药芯焊丝真空包装袋内。
用实施例四中的制造方法所制造的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝在12CrMoV水冷壁表面堆焊，堆焊顺序如图1所示：首先采用CMT-cycle模式，在基体上堆焊一薄层金属，层厚约1.2mm，单道层宽约3.4mm；接着采用CMT模式，在上述堆焊层上堆焊，层厚3.4mm，层宽约8.9mm，搭接宽度控制在3.4mm，焊接电流180~200A，焊接电压10~12V。
堆焊过程中电弧燃烧稳定、熔滴过渡均匀、飞溅较少，焊后焊缝成型美观，无气孔、裂纹等缺陷。经测试：
（1）堆焊层的稀释率为3.7%；
（2）堆焊层外表面Fe元素含量为2.1%。
（3）堆焊层的显微维氏硬度为339HV0.2；
（4）堆焊层组织为奥氏体组织，呈现柱状树枝晶形貌。
实施例五：
步骤1：称取药粉，按以下质量百分比来称取药粉：Cr粉84.5%，Ta粉2.5%，WC粉3.5%，Ti粉1.8%，Al粉0.9%，Y粉0.8%，其余为Ni粉，其中，以上所有组分的质量百分比之和为100%。
步骤2：烘干药粉，将药粉置于真空加热炉内加热，加热温度为240℃，保温时间为3.5h。以去除药粉中的水分。
步骤3：混合药粉，将烘干后的药粉置于混粉机中进行充分的混合，混合时间为2.5h。
步骤4：填充药粉，选用Cr20Ni80带作为药芯焊丝的外皮，采用酒精去除外皮原材料表面的油脂，并通过药芯焊丝成型机将外皮弯曲为U形，将混合好的药粉填充进外皮，并将外皮合口。
步骤5：拉拔焊丝，采用拉拔工艺制成焊丝成品，其中，采用拉拔模具拉拔制造焊丝成品，采用多道次拉拔的工艺，第一道次的拉拔模具孔径为2.6mm，模具孔径依次减少，最终所制成的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝直径为1.0mm~1.2mm。
步骤6：焊丝包装步骤，将焊丝成品缠绕于焊丝盘，并密封在药芯焊丝真空包装袋内。
用实施例五中的制造方法所制造的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝在12CrMoV水冷壁表面堆焊，堆焊顺序如图1所示：首先采用CMT-cycle模式，在基体上堆焊一薄层金属，层厚约1.8mm，单道层宽约3.9mm；接着采用CMT模式，在上述堆焊层上堆焊，层厚3.7mm，层宽约8.3mm，搭接宽度控制在3.1mm，焊接电流180~200A，焊接电压10~12V。
堆焊过程中电弧燃烧稳定、熔滴过渡均匀、飞溅较少，焊后焊缝成型美观，无气孔、裂纹等缺陷。经测试：
（1）堆焊层的稀释率为3%；
（2）堆焊层外表面Fe元素含量为2.0%。
（3）堆焊层的显微维氏硬度为332HV0.2；
（4）堆焊层组织为奥氏体组织，呈现柱状树枝晶形貌。
表一：各实施例的焊丝的成分（质量百分比）对比表。
成分（%） 实施例一 实施例二 实施例三 实施例四 实施例五
Cr 83.0 85.0 84.0 83.5 84.5
Ta 1.0 3.0 2.0 1.3 2.5
WC 2.0 4.0 3.0 2.4 3.5
Ti 1.0 2.0 1.5 1.2 1.8
Al 0.5 1.0 0.7 0.6 0.9
Y 0.5 1.0 0.7 0.6 0.8
Ni 12.0 4.0 8.1 10.4 6.0
其中，在表一中，本申请的实施例一~实施例五中，表示的是该元素占药粉重量的百分比。
表二：各实施例所制成的焊丝的堆焊层的性能测试数据
项目 堆焊层稀释率% 堆焊层外表面Fe含量% 堆焊层显微维氏硬度HV0.2 堆焊层组织 堆焊层晶体形貌
实施例一 5 2.8 315 奥氏体 柱状树枝
实施例二 4 2.5 325 奥氏体 柱状树枝
实施例三 3.4 2.7 301 奥氏体 柱状树枝
实施例四 3.7 2.1 339 奥氏体 柱状树枝
实施例五 3 2.0 332 奥氏体 柱状树枝
综上，本发明所提供的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝，适用于12CrMoV水冷壁表面堆焊，该焊丝的制备方法简单、易控，适宜工业化推广。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
上述实施例中，诸如“上”、“下”等方位的描述，均基于附图所示。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。
因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种耐热腐蚀Ni-Cr焊丝，其特征在于，应用于水冷壁堆焊，包括外皮以及填充于所述外皮中的药芯；所述外皮为Cr20Ni80带；以占所述药芯总质量的质量百分比计，所述药芯包括：Cr：83.0%~85.0%，Ta：1.0%~3.0%，WC：2.0%~4.0%，Ti：1.0%~2.0%，Al：0.5%~1.0%，Y：0.5%~1.0%，其余为Ni。
2.根据权利要求1的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝，其特征在于，所述耐热腐蚀Ni-Cr焊丝的填充率为30%~35%。
3.根据权利要求1的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝，其特征在于，焊丝的直径为1.0mm~1.2mm。
4.一种权利要求1-3任一项的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
称取药粉：按质量百分比：Cr粉83.0%~85.0%，Ta粉1.0%~3.0%，WC粉2.0%~4.0%，Ti粉1.0%~2.0%，Al粉0.5%~1.0%，Y粉0.5%~1.0%，其余为Ni粉，其中，以上所有组分的质量百分比之和为100%，来称取药粉；
烘干药粉；
混合药粉；
填充药粉：去除外皮表面的油脂，并将外皮弯曲为U形，将混合好的药粉填充进外皮，并将外皮合口；
拉拔焊丝：采用拉拔工艺制成焊丝成品。
5.根据权利要求4的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝的制造方法，其特征在于，烘干药粉步骤中，将所述药粉置于真空环境中加热，加热温度为200℃~250℃，保温时间为2h~4h。
6.根据权利要求4的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝的制造方法，其特征在于，混合药粉步骤中，将烘干后的所述药粉放置于混粉机中进行混合，混合时间为1h~3h。
7.根据权利要求4的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝的制造方法，其特征在于，所述药粉的粒度为100目~200目。
8.根据权利要求4的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝的制造方法，其特征在于，所述外皮的原材料尺寸为厚度为0.4mm，宽度为7mm。
9.根据权利要求4的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝的制造方法，其特征在于，还包括焊丝包装步骤：将焊丝成品缠绕于焊丝盘，并密封在药芯焊丝真空包装袋内。
10.一种耐热腐蚀Ni-Cr焊丝的焊接工艺，其特征在于，采用权利要求1~3中任一项的耐热腐蚀Ni-Cr焊丝在12CrMoV水冷壁表面进行堆焊：首先采用CMT-cycle模式，在基体上堆焊一薄层金属，层厚1.0~2.0mm，单道层宽3.0~4.0mm；接着采用CMT模式，在上述堆焊层上堆焊，层厚3~4mm，层宽8~9mm，搭接宽度控制在3~4mm，焊接电流180~200A，焊接电压10~12V。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116275682A (zh) * 2023-05-25 2023-06-23 西安热工研究院有限公司 原位碳化物强化耐磨蚀药芯焊丝及其制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6380994A (ja) * 1986-06-17 1988-04-11 Kobe Steel Ltd ガスシ−ルドア−ク溶接用Ｎｉ基複合ワイヤ
US20090032501A1 (en) * 2005-08-12 2009-02-05 Deloro Stellite Holdings Corporation Abrasion-resistant weld overlay
CN106271208A (zh) * 2016-09-12 2017-01-04 武汉理工大学 一种等离子堆焊用镍基自熔性硬面堆焊药芯焊丝
CN107186380A (zh) * 2017-05-12 2017-09-22 天长市通联焊业有限公司 一种耐磨堆焊药芯焊丝
CN113210930A (zh) * 2021-05-21 2021-08-06 泰安市瑞朗科技有限公司 一种热锻模修复用药芯焊丝及其使用方法
CN113352021A (zh) * 2021-06-03 2021-09-07 西安热工研究院有限公司 一种铬镍奥氏体不锈钢焊接用的药芯焊丝及其制备方法
CN113784815A (zh) * 2019-06-20 2021-12-10 株式会社神户制钢所 药芯焊丝和焊接方法
CN115922149A (zh) * 2022-12-27 2023-04-07 西安智能再制造研究院有限公司 一种高耐磨耐蚀激光熔覆药芯焊丝及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6380994A (ja) * 1986-06-17 1988-04-11 Kobe Steel Ltd ガスシ−ルドア−ク溶接用Ｎｉ基複合ワイヤ
US20090032501A1 (en) * 2005-08-12 2009-02-05 Deloro Stellite Holdings Corporation Abrasion-resistant weld overlay
CN106271208A (zh) * 2016-09-12 2017-01-04 武汉理工大学 一种等离子堆焊用镍基自熔性硬面堆焊药芯焊丝
CN107186380A (zh) * 2017-05-12 2017-09-22 天长市通联焊业有限公司 一种耐磨堆焊药芯焊丝
CN113784815A (zh) * 2019-06-20 2021-12-10 株式会社神户制钢所 药芯焊丝和焊接方法
CN113210930A (zh) * 2021-05-21 2021-08-06 泰安市瑞朗科技有限公司 一种热锻模修复用药芯焊丝及其使用方法
CN113352021A (zh) * 2021-06-03 2021-09-07 西安热工研究院有限公司 一种铬镍奥氏体不锈钢焊接用的药芯焊丝及其制备方法
CN115922149A (zh) * 2022-12-27 2023-04-07 西安智能再制造研究院有限公司 一种高耐磨耐蚀激光熔覆药芯焊丝及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116275682A (zh) * 2023-05-25 2023-06-23 西安热工研究院有限公司 原位碳化物强化耐磨蚀药芯焊丝及其制备方法
CN116275682B (zh) * 2023-05-25 2023-09-08 西安热工研究院有限公司 原位碳化物强化耐磨蚀药芯焊丝及其制备方法

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