本发明公开了一种适用于耐高温、抗蠕变钢用焊条，由焊芯和包裹在该焊芯外表面上的药皮组成，该药皮由以下成分制成：大理石250‑310重量份、萤石240‑300重量份、金红石40‑70重量份、纯碱5‑6重量份、锆英砂8‑12重量份、铁粉80‑120重量份、电解锰25‑30重量份、硅微粉50‑60重量份、冰晶粉25‑35重量份、镍粉10‑12重量份、金属铬20‑30重量份、钼粉5重量份、钒铁10‑12重量份、铌粉1‑1.5重量份、氮化铬铁10‑12重量份、钨粉18‑20重量份和稀土4‑5重量份。本发明适用于改进型CrMoNiWVNb耐热钢焊接。
1.一种适用于耐高温、抗蠕变钢用焊条，由焊芯和包裹在该焊芯外表面上的药皮组成，该药皮由以下成分制成：大理石 250-310重量份
2.根据权利要求1所述的适用于耐高温、抗蠕变钢用焊条，其特征在于：所述大理石：CaCO3≥96％、S≤0.03％、P≤0.03％，颗粒度要求为：-30目：100％、 -40目：≥97％、-170目：≤70％；萤石：CaF2≥96％、SiO2≤3.0％、C≤0.08％、S≤0.03％、P≤0.03％，颗粒度要求为：-30目：100％、-40目：≥97％、-170目：≤70％；金红石：TiO2≥96％、S≤0.03％、P≤
0.03％，粒度要求为：-40目：≥100％、-160目：≤30％；纯碱：Na2CO3≥99％、NaCl≤0.70％，锆英砂：ZrO2≥60％、SiO2≤32％、S≤0.03％、P≤0.09％，颗粒度要求为：-40目：100％、-160目：≤50％；冰晶粉：F：≥53％、Al≥13％、Na≤29，颗粒度要求-80目：100％；电解锰：Mn≥
99.9％，颗粒度要求-60目：100％；镍粉：Ni≥99.9％，颗粒度要求-60目：100％；金属铬：Cr≥99.9％，颗粒度要求-60目：100％；钼粉：Mo≥99.9％，颗粒度要求-60：100％；钒铁：V：
50％-55％，Al≤0.80％，Si≤2.50％，Mn≤0.50％，C≤0.75％，S≤0.05％，P≤0.10％，颗粒度要求-40目：100％；铌粉：Nb≥99.9％，颗粒度要求-60目：100％；氮化铬铁：Cr≥60％，N≥
5.0％，Si≤2.50％，C≤0.10％，S≤0.04，P≤0.03，颗粒度要求-40目：100％；钨粉：W≥
99.9％，颗粒度要求-60目：100％；铁粉：Fe≥97.0％、Mn≤0.40％、Si≤0.20％、C≤0.10％、S≤0.025％，P≤0.025％，颗粒度要求：-30目：100％；硅微粉：SiO2≥98.0％、Fe2O3≤
3.根据权利要求1所述的适用于耐高温、抗蠕变钢用焊条，其特征在于：所述焊芯为H08A焊芯，该焊芯S≤0.01％、P≤0.01％、B≤0.0008％、Al≤0.01％、As≤0.01％、Sb≤
4.根据权利要求1所述的适用于耐高温、抗蠕变钢用焊条，其特征在于：所述大理石：萤石：金红石：纯碱：锆英砂：铁粉：电解锰：硅微粉：冰晶粉：镍粉：金属铬：钼粉：钒铁：铌粉：氮化铬铁：钨粉：稀土重量比为250：300：50：5：8：80：25：60：25：10：20：5：10：1：10：20：5。
5.根据权利要求1所述的适用于耐高温、抗蠕变钢用焊条，其特征在于：所述大理石：萤石：金红石：纯碱：锆英砂：铁粉：电解锰：硅微粉：冰晶粉：镍粉：金属铬：钼粉：钒铁：铌粉：氮化铬铁：钨粉：稀土重量比为300：250：70：6：10：100：30：50：35：12：25：5：12：1.5：12：18：5。
6.根据权利要求1所述的适用于耐高温、抗蠕变钢用焊条，其特征在于：所述大理石：萤石：金红石：纯碱：锆英砂：铁粉：电解锰：硅微粉：冰晶粉：镍粉：金属铬：钼粉：钒铁：铌粉：氮化铬铁：钨粉：稀土重量比为310：240：40：6：12：120：30：50：35：12：30：5：12：1.5：12：18：4。
7.一种制备权利要求1至6任一权利要求所述的适用于耐高温、抗蠕变钢用焊条的方法，包括以下步骤：
②加入粉料总量的20-30％的粘结剂搅拌混合均匀，送入条压机内将其裹覆于焊芯上；
③再经80～100℃烘焙2～3小时及380～400℃烘焙1.5～2小时。
8.一种耐高温、抗蠕变钢的焊接方法，其特征在于：所述焊接方法采用权利要求1-6任一权利要求所述的适用于耐高温、抗蠕变钢用焊条焊接所述的耐高温、抗蠕变钢。
适用于耐高温、抗蠕变钢用焊条及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及超超临界焊接材料领域。特别涉及适用于长期高温服役的特殊抗蠕变超超临界焊条。
背景技术
[0002] 新型材料是国家重点支撑发展的战略性新兴产业之一，新型焊接材料是新型钢铁材料产业化的基础材料，焊接技术作为基础制造技术之一，也是国家发展高端装备制造业新兴战略产业的重要内容。因此，发展新型焊接材料是国家产业政策引导发展的重要方向。
[0003] 2003年7月中国机械联合会根据对我国能源结构、国家能源政策和未来发电用能源供应状况的分析，在充分考虑水电、天然气、核电和新能源资源的开发基础上，再考虑煤电的开发，但煤电在电源结构中的主导地位没有改变。
[0004] 由于超超临界机组与常规火电机组相比，超临界机组的可用率与亚临界机组相当，效率比亚临界机组约提高2％。超超临界机组效率可比超临界机组再提高约2％～3％，若再提高其主汽压力到28MPa以上，效率还可再提高约2个百分点。因此它具有明显的高效、节能和环保优势，已成为当今世界发达国家竞相采用和发展的新技术。我国的能源装备政策是要发展大容量高参数的火电机组，国家计委明确新建600MW及以上容量燃煤机组原则上采用超临界或超超临界参数的火电机组。
[0005] 鉴于国外先进工业国家中超超临界机组已经大量投入商业运行，我们选择研制百万千瓦级超超临界机组，是以高的起点，瞄准当前国际水平，跨越式的发展，缩短我国从超临界参数到超超临界参数的时间，减小与世界发达国家的差距。
[0006] 超超临界用材料的特点就是耐高温、抗蠕变钢。
[0007] 现有的焊接材料的熔敷金属化学成分和力学性能与改进型CrMoNiWVNb耐热钢存在一定差异。
发明内容
[0008] 本发明的目的之一就在于提供一种适用于耐高温、抗蠕变钢用焊条，该适用于耐高温、抗蠕变钢用焊条适用于长期高温服役，并具有抗蠕变能力。
[0009] 技术方案是：一种适用于耐高温、抗蠕变钢用焊条，由焊芯和包裹在该焊芯外表面上的药皮组成，该药皮由以下成分制成：
[0010] 大理石 250-310重量份
[0011] 萤石 240-300重量份
[0012] 金红石 40-70重量份
[0013] 纯碱 5-6重量份
[0014] 锆英砂 8-12重量份
[0015] 铁粉 80-120重量份
[0016] 电解锰 25-30重量份
[0017] 硅微粉 50-60重量份
[0018] 冰晶粉 25-35重量份
[0019] 镍粉 10-12重量份
[0020] 金属铬 20-30重量份
[0021] 钼粉 5重量份
[0022] 钒铁 10-12重量份
[0023] 铌粉 1-1.5重量份
[0024] 氮化铬铁 10-12重量份
[0025] 钨粉 18-20重量份，和
[0026] 稀土 4-5重量份。
[0027] 作为优选，所述大理石：CaCO3≥96％、S≤0.03％、P≤0.03％，颗粒度要求为：-30目：100％、-40目：≥97％、-170目：≤70％；萤石：CaF2≥96％、SiO2≤3.0％、C≤0.08％、S≤0.03％、P≤0.03％，颗粒度要求为：-30目：100％、-40目：≥97％、-170目：≤70％；金红石：
TiO2≥96％、S≤0.03％、P≤0.03％，粒度要求为：-40目：≥100％、-160目：≤30％；纯碱：
Na2CO3≥99％、NaCl≤0.70％，锆英砂：ZrO2≥60％、SiO2≤32％、S≤0.03％、P≤0.09％，颗粒度要求为：-40目：100％、-160目：≤50％。冰晶粉：F：≥53％、Al≥13％、Na≤29，颗粒度要求-80目：100％；电解锰：Mn≥99.9％，颗粒度要求-60目：100％；镍粉：Ni≥99.9％，颗粒度要求-60目：100％；金属铬：Cr≥99.9％，颗粒度要求-60目：100％；钼粉：Mo≥99.9％，颗粒度要求-60：100％；钒铁：V：50％-55％，Al≤0.80％，Si≤2.50％，Mn≤0.50％，C≤0.75％，S≤0.05％，P≤0.10％，颗粒度要求-40目：100％；铌粉：Nb≥99.9％，颗粒度要求-60目：
100％；氮化铬铁：Cr≥60％，N≥5.0％，Si≤2.50％，C≤0.10％，S≤0.04，P≤0.03，颗粒度要求-40目：100％；钨粉：W≥99.9％，颗粒度要求-60目：100％；铁粉：Fe≥97.0％、Mn≤
0.40％、Si≤0.20％、C≤0.10％、S≤0.025％，P≤0.025％，颗粒度要求：-30目：100％；硅微粉：SiO2≥98.0％、Fe2O3≤0.20％、S≤0.025％，P≤0.025％。
[0028] 作为优选，所述大理石：萤石：金红石：纯碱：锆英砂：铁粉：电解锰：硅微粉：冰晶粉：镍粉：金属铬：钼粉：钒铁：铌粉：氮化铬铁：钨粉：稀土重量比为250：300：50：5：8：80：25：60：25：10：20：5：10：1：10：20：5。
[0029] 作为优选，所述大理石：萤石：金红石：纯碱：锆英砂：铁粉：电解锰：硅微粉：冰晶粉：镍粉：金属铬：钼粉：钒铁：铌粉：氮化铬铁：钨粉：稀土重量比为300：250：70：6：10：100：30：50：35：12：25：5：12：1.5：12：18：5。
[0030] 作为优选，所述大理石：萤石：金红石：纯碱：锆英砂：铁粉：电解锰：硅微粉：冰晶粉：镍粉：金属铬：钼粉：钒铁：铌粉：氮化铬铁：钨粉：稀土重量比为310：240：40：6：12：120：30：50：35：12：30：5：12：1.5：12：18：4。
[0031] 本发明的目的之二在于提供一种适用于耐高温、抗蠕变钢用焊条的制备方法。
[0032] 技术方案是：一种适用于耐高温、抗蠕变钢用焊条的制备方法，包括以下步骤：
[0033] ①将各成分的粉料按比例混合均匀后；
[0034] ②加入粉料总量的20-30％的粘结剂搅拌混合均匀，送入条压机内将其裹覆于焊芯上；
[0035] ③再经80～100℃烘焙2～3小时及380～400℃烘焙1.5～2小时。
[0036] 本发明的目的之三在于提供一种适用于耐高温、抗蠕变钢的焊接方法。
[0037] 技术方案是：一种适用于耐高温、抗蠕变钢的焊接方法，所述焊接方法采用上述的的适用于耐高温、抗蠕变钢用焊条焊接耐高温、抗蠕变钢。
[0038] 发明原理：
[0039] 大理石在电弧热的作用下分解成CaO和CO2是焊条制造中及常用的建渣造气材料，提高熔渣碱度，稳定电弧增大熔渣与金属界面张力和表面张力，改善脱渣，并有较好的脱S能力。
[0040] 萤石可以调整熔渣的熔点个粘度，增加溶者的流动性，改善熔渣的物理性能对焊缝成型、脱渣等起关键作用，也是降低焊缝中扩散氢的主要材料，但因氟的存在，会造成电弧不稳定，并产生有毒气体，应该合理控制比列。
[0041] 金红石在焊条中的作用主要是建渣、稳弧，在本发明中，加入金红石，对焊缝成形有关键作用。
[0042] 纯碱的加入是为了改善焊条的压涂性能。
[0043] 本发明通过不同的配比，达到了以下意想不到的有益效果：
[0044] 本发明焊条性能优良，焊条表面光滑，成品率高，偏心稳定；直流反接焊接时电弧稳定、基本无飞溅，脱渣性良好，焊条操作性能优异，全位置焊接性能优良；焊缝成型美观，焊道高度适中，焊缝侵润角适中，熔敷金属理化性能适中。焊接时电弧稳定、飞溅小、脱渣好，成型好，全位置操作性能好。所提供的焊条主要用于P/T92超超临界材料，焊缝熔敷金属化学成分控制严格，特别是Sb、Sn、As、B、S、P等有害杂质元素控制极低。
[0045] 本发明焊条焊缝熔敷金属在765℃±15℃，保温4小时情况下，焊缝熔敷金属力学性能均能达到如下：室温抗拉强度Rm(Mpa)：≥620，室温屈服强Rp0.2(MPa)：≥530，室温伸长率A(％)：≥15，20℃冲击功KV(J)：单值≥27。
[0046] 本发明适用于改进型CrMoNiWVNb耐热钢焊接，特别适用于P92、T92、Nf616等耐高温、抗蠕变钢的焊接。
[0047] 本发明能够更好的匹配改进型CrMoNiWVNb耐热钢，使焊缝力学性能更优。
[0048] 名词解释：
[0049] 改进型CrMoNiWVNb耐热钢-一种耐热钢牌号。
[0050] 耐高温、抗蠕变钢-低合金钢的一种分类，这类钢有耐高温，抗蠕变的作用，本发明中采用的P92、T92、Nf616、改进型CrMoNiWVNb耐热钢均具有耐高温，抗蠕变的作用。
具体实施方式
[0051] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
[0052] 实施例1
[0053] 本实施例当焊芯为1000g时，焊条需要上述各种药皮重量为(g)：大理石250g、萤石300g、金红石50g、纯碱5g、锆英砂8g、铁粉80g、电解锰25g、硅微粉60g、冰晶粉25g、镍粉10g、金属铬20g、钼粉5g，钒铁10g，铌粉1g，氮化铬铁10g，钨粉20g，稀土5g。
[0054] 将上述粉料混合均匀后，加入浓度为43°的钾钠水玻璃250g搅拌混合均匀，送入条压机内按常规方法将其裹覆于规格4.0mm的H08A焊芯上，再经88℃烘焙2小时、380℃烘焙1.5小时，即成。
[0055] 本实施例所得焊条(直流反接焊接)进行焊接试验，电弧稳定、基本无飞溅、脱渣性能好，焊缝成形美观。
[0056] 焊条熔敷金属化学成分为：C：0.90wt％、Mn：0.55wt％、Si：0.25wt％、S：0.005wt％、P：0.006wt％、Ni：0.71wt％、Cr：8.95wt％、Mo：0.45wt％、V：0.19wt％、Nb:
0.05wt％、N:0.04wt％、W:1.84wt％、Al:0.01wt％、Fe：86.1wt％，余量为杂质元素。
[0057] 焊条熔敷金属力学性能为：
[0058] 表1焊条熔敷金属力学性能
[0059]
[0060] 通过焊接试验，检测出焊缝熔敷金属化学成分和力学性能与改进型CrMoNiWVNb耐热钢接近，验证焊材与母材相匹配性。
[0061] 实施例2
[0062] 本实施例焊芯与选择药皮材料与实施例一相同，当焊芯为1000g时，焊条需要各种药皮重量为(g)：大理石300g、萤石250g、金红石70g、纯碱6g、锆英砂10g、铁粉100g、电解锰30、硅微粉50g、冰晶粉35g、镍粉12g、金属铬25g、钼粉5g，钒铁12g，铌粉1.5g，氮化铬铁12g，钨粉18g，稀土5g。
[0063] 将上述粉料混合均匀后，加入浓度为43°的钾钠水玻璃250g搅拌混合均匀，送入条压机内按常规方法将其裹覆于规格3.2mm的H08A焊芯上，再经88℃烘焙2小时、380℃烘焙1.5小时，即成。
[0064] 本实施例所得焊条(直流反接焊接)进行焊接试验，电弧稳定、基本无飞溅、脱渣性能好，焊缝成形美观，
[0065] 焊条熔敷金属化学成分为：C：0.10wt％、Mn：0.48wt％、Si：0.31wt％、S：0.004wt％、P：0.007wt％、Ni：0.65wt％、Cr：8.65wt％、Mo：0.46wt％、V：0.18wt％、Nb:
0.04wt％、N:0.038wt％、W:1.90wt％、Al:0.01wt％、Fe：86.9wt％，余量为杂质元素。
[0066] 表2焊条熔敷金属力学性能
[0067]
[0068]
[0069] 通过焊接试验，检测出焊缝熔敷金属化学成分和力学性能与改进型CrMoNiWVNb耐热钢接近，验证焊材与母材相匹配性。
[0070] 实施例3
[0071] 本实施例焊芯与选择药皮材料与实施例一相同，当焊芯为1000g时，焊条需要各种药皮重量为(g)：大理石310g、萤石240g、金红石40g、纯碱6g、锆英砂12g、铁粉120g、电解锰30、硅微粉50g、冰晶粉35g、镍粉12g、金属铬30g、钼粉5g，钒铁12g，铌粉1.5g，氮化铬铁12g，钨粉18g，稀土4g。
[0072] 将上述粉料混合均匀后，加入浓度为43°的钾钠水玻璃250g搅拌混合均匀，送入条压机内按常规方法将其裹覆于5.0mm的H08A焊芯上，再经低温88℃烘焙2小时、高温380℃烘焙1.5小时，即成。
[0073] 本实施例所得焊条(直流反接焊接)进行焊接试验，电弧稳定、基本无飞溅、脱渣性能好，焊缝成形美观，
[0074] 焊条熔敷金属化学成分为：C：0.11wt％、Mn：0.46wt％、Si：0.29wt％、S：0.004wt％、P：0.006wt％、Ni：0.64wt％、Cr：9.15wt％、Mo：0.45wt％、V：0.18wt％、Nb:
0.04wt％、N:0.039wt％、W:1.89wt％、Al:0.01wt％、Fe：86.3wt％，余量为杂质元素。
[0075] 焊条熔敷金属力学性能为：
[0076] 表3焊条熔敷金属力学性能
[0077]
[0078] 通过焊接试验，检测出焊缝熔敷金属化学成分和力学性能与改进型CrMoNiWVNb耐热钢接近，验证焊材与母材相匹配性。
[0079] 本发明各实施例中，大理石：CaCO3≥96％、S≤0.03％、P≤0.03％，颗粒度要求为：-30目：100％、-40目：≥97％、-170目：≤70％；萤石：CaF2≥96％、SiO2≤3.0％、C≤0.08％、S≤0.03％、P≤0.03％，颗粒度要求为：-30目：100％、-40目：≥97％、-170目：≤
70％；金红石：TiO2≥96％、S≤0.03％、P≤0.03％，粒度要求为：-40目：≥100％、-160目：≤
30％；纯碱：Na2CO3≥99％、NaCl≤0.70％，锆英砂：ZrO2≥60％、SiO2≤32％、S≤0.03％、P≤
0.09％，颗粒度要求为：-40目：100％、-160目：≤50％。冰晶粉：F：≥53％、Al≥13％、Na≤
29，颗粒度要求-80目：100％；电解锰：Mn≥99.9％，颗粒度要求-60目：100％；镍粉：Ni≥
99.9％，颗粒度要求-60目：100％；金属铬：Cr≥99.9％，颗粒度要求-60目：100％；钼粉：Mo≥99.9％，颗粒度要求-60：100％；钒铁：V：50％-55％，Al≤0.80％，Si≤2.50％，Mn≤
0.50％，C≤0.75％，S≤0.05％，P≤0.10％，颗粒度要求-40目：100％；铌粉：Nb≥99.9％，颗粒度要求-60目：100％；氮化铬铁：Cr≥60％，N≥5.0％，Si≤2.50％，C≤0.10％，S≤0.04，P≤0.03，颗粒度要求-40目：100％；钨粉：W≥99.9％，颗粒度要求-60目：100％；铁粉：Fe≥
97.0％、Mn≤0.40％、Si≤0.20％、C≤0.10％、S≤0.025％，P≤0.025％，颗粒度要求：-30目：100％；硅微粉：SiO2≥98.0％、Fe2O3≤0.20％、S≤0.025％，P≤0.025％。
[0080] H08A焊芯：S≤0.01％、P≤0.01％、B≤0.0008％、Al≤0.01％、As≤0.01％、Sb≤0.01％、Sn≤0.01％。
[0081] 本发明中，改进型CrMoNiWVNb耐热钢，P92、T92、Nf616耐热钢，购自德国蒂森克虏伯、日本新日铁、中国宝钢等大型钢厂。
