專利名稱：一種超低溫焊接合金鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超低溫焊接合金鋼及其生產(chǎn)方法，具體涉及一種超低溫、高強(qiáng)度 細(xì)晶粒和更好的冷、熱塑性的焊接材料的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們對能源的需求越來越大，石油天然氣的消耗快速增 長，相關(guān)的石油和天然氣勘探、鉆采、輸送、加工等行業(yè)發(fā)展迅速。這些行業(yè)中大量使用鎳 5鋼作承壓零件，根據(jù)工況條件的要求，尤其是對天然氣的貯存器需要在-196°C的條件下 仍然具有良好的塑性和較高的低溫沖擊值指標(biāo)，一般來說，使用鎳5鋼作為焊接材料可承 受-156°的低溫并仍然具有良好的力學(xué)性能，原來最高_(dá)156°C，但對天然氣貯存器的溫度 要達(dá)到-196°C以下，用0Crl6Ni60M。16W4作為貯存器能滿足要求，但用引進(jìn)的鎳9鋼板和同 鋼種來滿足貯存器需要相應(yīng)的配套焊接材料，就不能達(dá)到所研制的超低溫下具有的冷、熱 塑性性能要求。如何降低O Crl6Ni60Mnl6W4合金的晶間腐蝕傾向，控制合金中碳含量W(C) 和硅含量w (Si)，是保證天然氣貯存器在低溫下仍然具有良好力學(xué)性能的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上不足，本發(fā)明的目的在于提供一種超低溫鋼焊接合金鋼及生產(chǎn)方法，是 在0Crl6Ni60MQ16W4成分中添加稀土元素，并適當(dāng)降低碳和硅含量，減少合金的晶間腐蝕傾 向，控制合金中碳含量w (C)和硅含量w (Si)，使得在-196°C的條件下仍然具有良好的塑性 和較高的低溫沖擊值的超低溫焊接合金鋼。本發(fā)明的另一個目的是提供一種制造上述合金鋼的生產(chǎn)方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的一種超低溫鋼焊接合金鋼，以重量百 分比計其化學(xué)成分為
C 0. 002-0. 03 Si 0. 02-0. 08 Mn 0. 3-0. 5 P 0. 001-0. 01 S 0. 001-0. 003 Cr 15. 5-16 Mo 16-16. 5 Ni 57. 5-58. 5 Cu 0. 01-0. 05 Fe 5. 4-5. 8 Al 0. 001-0. 3 Ti 0.1-0.4 0 0. 0001-0. 001 NO. 001-0. 003 W 3. 6-4. 2 V 0. 15-0. 2 Co 0. 1-0. 3 Re 0. 01-0. 1。所述的Re是Ce或La。本發(fā)明的生產(chǎn)方法依次包括以下工序?yàn)? )熔煉、2)電渣重熔、3)鍛造、4)軋鋼、 5)拉拔，其特征在于
1)、熔煉
A、用上述比例的原料先投放Ni、Cr、Fe在1600— 1650°C下熔煉熔化后，加純W、Co、V 熔化結(jié)束后，再加Mo、Mn ；
B、待熔化結(jié)束后，用電磁充分?jǐn)嚢瑁臃治鲈爻煞?，并加Al、Ti、烯土進(jìn)行脫氧造 渣，脫氧造渣時降低鋼溫，鋼溫控制在1520 - 1550°C，待分析結(jié)果符合要求，精煉至渣白， 提高出鋼溫度至1580°C，并澆注出鋼至鋼包，鋼水澆注溫度控制在1480 - 1500°C之間；
4C、脫鋼模時，待鋼液全部凝固，20分鐘后卸模，即為電極棒；
2)、電渣重熔
A、電渣渣量配比；
B、電極棒熔化先加電極棒，裝好結(jié)晶器，加好引弧劑，通入電壓42伏，電流為2200-2800A，引弧后加入上述電渣渣量，將渣料熔化在電爐中，待渣熔化后，穩(wěn)定以上電流，進(jìn)入 熔化狀態(tài)，將電極棒熔化，等結(jié)晶器鋼液到設(shè)定區(qū)域后停電，冷卻10分鐘后，鋼脫膜形成鋼 錠；
所述的電渣渣量配比為鋁粉25g、鋁氧粉230g、石灰100g、鎂粉100g、螢石粉1240g、 鈦白粉25g，
3)、鍛造
入爐時溫度小于7000C，用1. 5小時將爐溫升至1200 — 12600C，恒溫1小時，20分鐘降 溫至 1200°C 士20°C，鍛造；
4)、軋鋼
入爐時溫度小于700°C，用1小時將爐溫升至1240°C 士 10°C，保溫1小時，半小時內(nèi)降 溫1210°C 士 10°C，開始軋制，成鋼錠;
5)、拉拔
A、拉拔
B、加熱退火將鋼絲在1000°C溫度下退火，1小時后升溫至1200°C士20°C，保溫1小 時，水冷；
C、堿煮將堿煮成分在溫度480°C-550°c，時間15-30分鐘的條件下，將經(jīng)拉拔后的盤 絲、中絲、細(xì)絲或焊絲進(jìn)行堿煮；
D、酸洗酸洗在酸池中配制酸液，材料必須全部浸入酸液中，浸泡時間為20分鐘，出 料后用高壓水槍沖洗干凈；
所述的堿煮成分為=NaOH 80、NaNo3為20 ； 所述的酸液為25%硝酸，5-8%氫氟酸，其余為水；
E、烘干時間1小時、溫度2500Cο本發(fā)明的有益效果在低溫沖擊性能類似于奧氏體不銹鋼，即 使在焊接狀態(tài)下，在-196 °C仍具有足夠高的沖擊性能。其力學(xué)性能
t)V Mpa: 792 m2/Mpa:358 δ/%68。耐腐蝕，在各種腐蝕介質(zhì)中有良好的耐腐蝕性
能。降低硅含量可減少合金中金屬間的沉淀數(shù)量，提高了合金晶間腐蝕性能，此外，合金的 加工成形性也有較大的改善。其特點(diǎn)是低C、低Si。在固溶狀態(tài)下，具有良好的強(qiáng)度和塑 性。本發(fā)明進(jìn)一步改善了耐晶間腐蝕性能，降低了合金中的碳含量和鐵含量，去掉了 W，加 入了穩(wěn)定化學(xué)元素Ti和稀土元素，更適合制造需要焊接的耐腐蝕設(shè)備，同時還具備更好的 冷、熱塑性和耐低溫沖擊韌性。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一
一種超低溫鋼焊接合金鋼，以重量百分比計其化學(xué)成分為
5C 0. 02 Si 0. 04 Mn 0. 3 P 0. 01 S 0. 002 Cr 15. 5 Mo 16. 4 Ni 57. 8619 Cu 0. 04 Fe 5. 5 Al 0. 005 Ti 0.4 0 0. 0001 N 0. 001 W 3. 6 V 0. 17 Co 0. 3 Ce 0. 05。實(shí)施例二
一種超低溫鋼焊接合金鋼，以重量百分比計其化學(xué)成分為
C 0.03 Si 0.02 Mn 0.4 P 0.005 S 0.003 Cr 15. 5 Mo 16 Ni 58.47 Cu 0. 01 Fe 5. 4 Al 0. 1 Ti 0. 1 0 0. 0002 N 0. 002 W 3. 7 V 0. 1398 Co 0. 1 La 0. 02。本發(fā)明的生產(chǎn)方法依次包括以下工序?yàn)? )熔煉、2)電渣重熔、3)鍛造、4)軋鋼、 5)、拉拔；
1、熔煉
A、用上述實(shí)施例比例的原料先投放Ni、Cr、Fe在1600 — 1650°C下熔煉熔化后，加純W、 Co、V熔化結(jié)束后，再加Mo、Mn ；
B、待熔化結(jié)束后，用電磁充分?jǐn)嚢?，取樣分析元素成分，并加Al、Ti、烯土進(jìn)行脫氧造 渣，脫氧造渣時降低鋼溫，鋼溫控制在1520 - 1550°C，待分析結(jié)果符合要求，精煉至渣白， 提高出鋼溫度至1580°C，并澆注出鋼至鋼包，鋼水澆注溫度控制在1480 - 1500°C之間；
C、脫鋼模時，待鋼液全部凝固，20分鐘后卸模，即為電極棒；
2、電渣重熔
A、電渣渣量配比鋁粉25g、鋁氧粉230g、石灰100g、鎂粉100g、螢石粉1240g、鈦白粉 25g，備用；
B、先加電極棒，裝好結(jié)晶器，加好引弧劑，通入電壓42伏，電流為2200- 2800A，引弧后 加入上述電渣渣量，將渣料熔化在電爐中，待渣熔化后，穩(wěn)定以上電流，進(jìn)入熔化狀態(tài)，將電 極棒熔化，等結(jié)晶器鋼液到設(shè)定區(qū)域后停電，冷卻10分鐘后，鋼脫膜形成鋼錠；
3、鍛造
入爐時溫度小于7000C，用1. 5小時將爐溫升至1200 — 12600C，恒溫1小時，20分鐘降 溫至 1200°C 士20°C，鍛造；
4、軋鋼
入爐時溫度小于700°C，用1小時將爐溫升至1240°C 士 10°C，保溫1小時，半小時內(nèi)降 溫1210°C 士 10°C，開始軋制，成鋼錠；
5、拉拔
A、拉拔①配模②拉拔操作按要求在線材外涂上已知潤滑劑；拉拔出線后必須檢查 表面質(zhì)量，線徑公差，每米電阻值符合要求才能上軸；在拉拔過程中應(yīng)根據(jù)線徑粗細(xì)控制速 度，經(jīng)常測量線經(jīng)，調(diào)整排線，每卸一軸必須重新穿皮，如發(fā)現(xiàn)不合格應(yīng)及時更換模具；
B、加熱退火將拉拔后的線材在1000°C溫度下退火，1小時后升溫至1200°C士20°C， 保溫1小時，水冷；
C、堿煮堿煮成分％=NaOH 80、NaNo3為20、溫度480°C _550°C，時間15-30分鐘，將經(jīng) 拉拔后的盤絲、中絲、細(xì)絲或焊絲進(jìn)行堿煮；
D、酸洗在酸池中進(jìn)行，配制酸液25%硝酸，5-8%氫氟酸，其余為水，材料必須全部浸 入酸液中，浸泡時間為20分鐘，出料后用高壓水槍沖洗干凈；E、烘干時間1小時、溫度2500C ；
6、堿煮堿煮成分以重量百分比計NaOH 80、NaNo3為20、溫度480°C _550°C，時間 15-30分鐘，將經(jīng)拉拔后的盤絲、中絲、細(xì)絲或焊絲進(jìn)行堿煮。 本發(fā)明是為了降低O Crl6Ni60Mnl6W4合金的晶間腐蝕傾向，控制合金中碳含量 w(C)(^0. 02%)和硅含量W (Si)(彡0. 08%)而發(fā)展起來的。降低含量可減少合金中碳化合物 的析出數(shù)量，降低硅含量可減少合金中金屬間的沉淀數(shù)量，從而達(dá)到提高合金晶間腐蝕性 能的目的，此外，合金的加工成形性也有較大的改善。其特點(diǎn)是低C、低Si。在固溶狀態(tài)下， 具有良好的強(qiáng)度和塑性。本發(fā)明進(jìn)一步改善了耐晶間腐蝕性能，降低了合金中的碳含量和 鐵含量，去掉了 W，加入了穩(wěn)定化學(xué)元素Ti，更適合制造需要焊接的耐腐蝕設(shè)備，同時還具 備更好的冷、熱塑性。在低溫沖擊性能類似于奧氏體不銹鋼，即使在焊接狀態(tài)下，在-196°C 仍具有足夠高的沖擊性能。
權(quán)利要求
一種超低溫鋼焊接合金鋼，以重量百分比計，其特征在于其化學(xué)成分為C 0.002 0.03 Si 0.02 0.08 Mn 0.3 0.5 P 0.001 0.01 S 0.001 0.003 Cr 15.5 16 Mo 16 16.5 Ni 57.5 58.5 Cu 0.01 0.05 Fe 5.4 5.8 Al 0.001 0.3 Ti 0.1 0.4 O 0.0001 0.001 N 0.001 0.003 W 3.6 4.2 V 0.15 0.2 Co 0.1 0.3 Le 0.01 0.1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超低溫鋼焊接合金鋼，其特征在于所述的Le是Ce或La。
3.—種制造權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，以重量百分比計，依次包括以下工序1)熔 煉、2)電渣重熔、3)鍛造、4)軋鋼；5)拉拔，其特征在于1)、熔煉A、用上述比例的原料先投放Ni、Cr、Fe在1600— 1650°C下熔煉熔化后，加純W、Co、V 熔化結(jié)束后，再加Mo、Mn ；B、待熔化結(jié)束后，用電磁充分?jǐn)嚢?，取樣分析元素成分，并加Al、Ti、烯土進(jìn)行脫氧造 渣，脫氧造渣時降低鋼溫，鋼溫控制在1520 - 1550°C，待分析結(jié)果符合要求，精煉至渣白， 提高出鋼溫度至1580°C，并澆注出鋼至鋼包，鋼水澆注溫度控制在1480 - 1500°C之間；C、脫鋼模時，待鋼液全部凝固，20分鐘后卸模，即為電極棒；2)、電渣重熔A、電渣渣量配比；B、電極棒熔化先加電極棒，裝好結(jié)晶器，加好引弧劑，通入電壓42伏，電流為2200-2800A，引弧后加入上述電渣渣量，將渣料熔化在電爐中，待渣熔化后，穩(wěn)定以上電流，進(jìn)入 熔化狀態(tài)，將電極棒熔化，等結(jié)晶器鋼液到設(shè)定區(qū)域后停電，冷卻10分鐘后，鋼脫膜形成鋼 錠；3)、鍛造入爐時溫度小于7000C，用1. 5小時將爐溫升至1200 — 12600C，恒溫1小時，20分鐘降 溫至 1200°C 士20°C，鍛造；4)、軋鋼入爐時溫度小于700°C，用1小時將爐溫升至1240°C 士 10°C，保溫1小時，半小時內(nèi)降 溫1210°C 士 10°C，開始軋制，成鋼錠；5)、拉拔A、拉拔B、加熱退火將鋼絲在1000°C溫度下退火，1小時后升溫至1200°C士20°C，保溫1小 時，水冷；C、堿煮將堿煮成分在溫度480°C-550°c，時間15-30分鐘的條件下，將經(jīng)拉拔后的盤 絲、中絲、細(xì)絲或焊絲進(jìn)行堿煮；D、酸洗在酸池中配制酸液，材料必須全部浸入酸液中，浸泡時間為20分鐘，出料后用 高壓水槍沖洗干凈；E、烘干時間1小時、溫度2500Cο
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的工序2)中A電渣渣量配比為 鋁粉25g、鋁氧粉230g、石灰100g、鎂粉100g、螢石粉1240g、鈦白粉25g。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的工序5)拉拔C堿煮中所述的堿煮成分為=NaOH 80、NaNo3為20。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的工序5)拉拔D酸洗中所述 的酸液配比為25%硝酸，5-8%氫氟酸，其余為水。
全文摘要
一種超低溫鋼焊接合金鋼及其生產(chǎn)方法，依次包括以下工序１)熔煉、2)電渣重熔、3)鍛造、4)軋鋼；5)拉拔，本發(fā)明，在低溫沖擊性能類似于奧氏體不銹鋼，即使在焊接狀態(tài)下，在-196℃仍具有足夠高的沖擊性能。其力學(xué)性能:。耐腐蝕，在各種腐蝕介質(zhì)中有良好的耐腐蝕性能。
文檔編號C21D8/00GK101906557SQ20101028194
公開日2010年12月8日 申請日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
發(fā)明者杜曉良 申請人:江蘇天業(yè)合金材料有限公司