本發(fā)明涉及焊接材料，特別是涉及一種ni-cr-fe合金焊絲及其制備方法、應用。

背景技術(shù)：

1、隨著核工業(yè)的發(fā)展，鎳基合金在核電設(shè)備中的運用越來越廣泛，鎳基合金焊接材料也隨之得到了廣泛的應用。因690鎳基合金抗應力腐蝕性能優(yōu)異，在高溫下能保持較高的塑性與韌性，在核電工程中廣泛應用。其中690鎳基合金焊接材料主要應用于核電設(shè)備反應堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器以及穩(wěn)壓器等核島主設(shè)備接管安全端焊縫以及耐蝕層堆焊。

2、目前，核島主設(shè)備用690鎳基合金焊接材料主要依賴于進口，國內(nèi)院所與焊絲制備廠家也有相關(guān)研發(fā)工作，但因為690鎳基合金焊接材料熔覆金屬高溫強度、沖擊韌性、熱裂紋等可能存在應用風險，目前沒有實現(xiàn)國產(chǎn)化應用。

3、例如授權(quán)公告號cn?111889916?b，公告日為2021年12月10日的中國發(fā)明專利，該發(fā)明公開了一種核島主設(shè)備異種鋼焊接用鎳基合金焊絲及制備和使用方法；授權(quán)公告號cn113319468?b，公告日2023年04月14日的中國發(fā)明專利，該專利公開了一種防止焊接裂紋的核電用鎳基合金焊絲的成分設(shè)計方法、核電用鎳基合金焊絲；

4、授權(quán)公告號cn?102581513?b，授權(quán)公告日2015年01月14日，該專利公開了一種用于核電站核島主設(shè)備的鎳基焊絲；申請公布號cn?113737057?a，申請公布日2021年12月03日，該專利公布了一種核級鎳基高溫合金焊絲材料的制備方法。

5、以上專利均沒有明確提到al、ti、nb、mo、c、n與mn元素之間的控制關(guān)系與配比，以及焊絲高純凈度及潔凈度控制的制備方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種ni-cr-fe合金焊絲及其制備方法、應用，用于解決現(xiàn)有核電設(shè)備用ni-cr-fe合金焊接材料主要依賴于進口，成本高的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明是通過包括以下技術(shù)方案獲得的。

3、本發(fā)明提供一種ni-cr-fe合金焊絲，由以下重量百分比的組分組成：

4、c：0.020~0.030%；si≤0.50%；mn≤1.0%；p≤0.0050%；s≤0.0050%；cr：28.0~31.5%；mo：0.10~0.50%；ti≤0.50%；al：0.10~0.30%；nb和ta的重量百分比之和：0.75~0.95%；fe：8.0~10.0%；cu≤0.020%；co≤0.020%；bi≤0.002%；b≤0.005%；zr≤0.002%；n≤0.020%；w和v＜0.02%；o≤0.0015%；h≤0.0005%；pb＜0.001%；as＜0.001%；sb＜0.003%；sn＜0.005%；余量為ni；其他雜質(zhì)元素≤0.10%。

5、現(xiàn)有技術(shù)的ni-cr-fe合金焊絲通用配方主要為滿足標準要求或在標準的基礎(chǔ)上，將元素重量百分比范圍變小，存在關(guān)鍵元素雖滿足標準要求，但在實際研制和應用過程中穩(wěn)定性不高、部分指標不滿足應用要求的技術(shù)問題，本申請的上述技術(shù)方案中，通過調(diào)整al、ti、nb、mo、c、n與mn等關(guān)鍵元素之間的關(guān)系及配比，使得產(chǎn)品的穩(wěn)定性得到提升。

6、優(yōu)選地，al和ti的重量百分比之和≤0.40%；mo：0.15~0.35%。采用上述配比具有保證焊絲焊后熔覆金屬高溫強度的同時，提高焊絲焊后熔覆金屬韌性及抗裂紋敏感性的效果，如果al和ti的重量百分比之和過高，會導致焊絲焊后表面浮渣較多、增加焊后裂紋敏感性。

7、優(yōu)選地，nb與mn的含量之比為0.8~1.0，采用上述配比具有保證焊絲焊后熔覆金屬高溫強度、焊絲焊接過程流動性與抗裂紋敏感性的效果，nb與mn的含量之比過低與過高，均易發(fā)生nb元素偏析，產(chǎn)生低熔點共晶物，提高裂紋敏感性。

8、優(yōu)選地，c與n的含量之比為1.25~2.0。采用上述配比具有保證焊絲焊后熔覆金屬高溫強度與抗裂紋敏感性的效果，c與n的含量之比過低與過高均易提高裂紋敏感性。

9、優(yōu)選地，n與ti的含量之比和c與nb的含量之比的總和為0.08~0.12。采用上述配比具有保證焊絲焊后熔覆金屬高溫強度與抗裂紋敏感性的效果，如果n與ti的含量之比和c與nb的含量之比的總和過高，會提高裂紋敏感性；過低會減小焊絲焊后熔覆金屬高溫強度。

10、本發(fā)明還提供了一種上述ni-cr-fe合金焊絲的制備方法，包括以下步驟：

11、（1）按照上述組分的配方制備鑄錠，依次經(jīng)過均質(zhì)化處理和鍛造處理，制得方坯；

12、（2）將方坯熱軋成盤圓；

13、（3）將盤圓依次進行固溶處理和酸洗，然后多道次拉拔及中間品熱處理，最后拉拔至焊絲成品，即制得ni-cr-fe合金焊絲。

14、優(yōu)選地，步驟（1）中，采用真空感應、電渣重熔、真空自耗三聯(lián)工藝制備鑄錠。

15、優(yōu)選地，步驟（1）中，至少進行兩次電渣重熔；均質(zhì)化處理的溫度≥1160℃，保溫時間≥24h。至少進行兩次電渣重熔具有提高合金鑄錠純凈度及組織均勻的效果。均質(zhì)化處理作用是提高成分的均勻性，減少元素偏析。

16、優(yōu)選地，步驟（1）中，鍛造時，至少進行兩次鐓粗和兩次拔長處理。

17、更優(yōu)選地，步驟（1）還包括在鐓粗拔長前后，對鑄錠進行熱處理，熱處理溫度≥1140℃，保溫時間≥1h。

18、優(yōu)選地，步驟（3）中，固溶處理的溫度≥1040℃，固溶處理保溫時間≥5min。

19、優(yōu)選地，步驟（3）中，還包括對多道次拉拔過程中和熱處理后的中間品進行表面處理工序，以去除表面雜質(zhì)及缺陷。

20、更優(yōu)選地，表面雜質(zhì)及缺陷的去除量至少為0.20mm。

21、更優(yōu)選地，拉拔至焊絲成品后還包括清洗工序，先采用脫脂液超聲波清洗，然后采用純水清洗，超聲波清洗總時長至少2min。。

22、本發(fā)明還提供了一種上述ni-cr-fe合金焊絲在核島主設(shè)備堆焊中的應用。

23、如上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：

24、（1）通過控制al、ti、nb、mo、c、n與mn等關(guān)鍵元素之間的關(guān)系及配比，使得產(chǎn)品的穩(wěn)定性得到提升；

25、（2）通過至少進行兩次電渣重熔、均質(zhì)化與鐓粗拔長工藝，提高了產(chǎn)品成分純凈度與組織的均勻性；

26、（3）通過對盤圓中間品進行表面處理及成品清洗工序，提高了產(chǎn)品表面的潔凈度。

技術(shù)特征：

1.一種ni-cr-fe合金焊絲，其特征在于，由以下重量百分比的組分組成：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ni-cr-fe合金焊絲，其特征在于：al和ti的重量百分比之和≤0.40%；mo：0.15~0.35%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ni-cr-fe合金焊絲，其特征在于：nb與mn的含量之比為0.8~1.0；c與n的含量之比為1.25~2.0；n與ti的含量之比和c與nb的含量之比的總和為0.08~0.12。

4.一種如權(quán)利要求1~3任意一項所述的ni-cr-fe合金焊絲的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，采用真空感應、電渣重熔、真空自耗三聯(lián)工藝制備鑄錠。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，至少進行兩次電渣重熔；均質(zhì)化處理的溫度≥1160℃，保溫時間≥24h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，鍛造時，至少進行兩次鐓粗和兩次拔長處理；還包括在鐓粗拔長前后，對鑄錠進行熱處理，熱處理溫度≥1140℃，保溫時間≥1h。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于：步驟（3）中，固溶處理的溫度≥1040℃，固溶處理保溫時間≥5min。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于：步驟（3）中，還包括對多道次拉拔過程中和熱處理后的中間品進行表面處理工序，以去除表面雜質(zhì)及缺陷；表面雜質(zhì)及缺陷的去除量至少為0.20mm；拉拔至焊絲成品后還包括清洗工序，先采用脫脂液超聲波清洗，然后采用純水清洗，超聲波清洗總時長至少2min。

10.一種如權(quán)利要求1~3任意一項所述的ni-cr-fe合金焊絲在核島主設(shè)備堆焊中的應用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種Ni?Cr?Fe合金焊絲及其制備方法、應用，所述Ni?Cr?Fe合金焊絲，其特征在于，由以下重量百分比的組分組成：C：0.020~0.030%；Si≤0.50%；Mn≤1.0%；P≤0.0050%；S≤0.0050%；Cr：28.0~31.5%；Mo：0.10~0.50%；Ti≤0.50%；Al：0.10~0.30%；Nb和Ta的重量百分比之和：0.75~0.95%；Fe：8.0~10.0%；Cu≤0.02%；Co≤0.02%；Bi≤0.002%；B≤0.005%；Zr≤0.002%；N≤0.02%；W和V＜0.02%；O≤0.0015%；H≤0.0005%；Pb＜0.001%；As＜0.001%；Sb＜0.003%；Sn＜0.005%；余量為Ni；其他雜質(zhì)元素≤0.10%。本發(fā)明通過控制Al、Ti、Nb、Mo、C、N與Mn等關(guān)鍵元素之間的關(guān)系及配比，使得產(chǎn)品的穩(wěn)定性得到提升。

技術(shù)研發(fā)人員：高亞龍,蘇誠,楊晨,王國波,林玨,劉明洲
受保護的技術(shù)使用者：浙江久立特材科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2