本發明屬于(yu)耐熱(re)鋼技術領域(yu)，具體(ti)涉及一種超超臨(lin)界火電機組(zu)用抗高溫蠕變t/p92鋼焊(han)接材料(liao)。

背景技術：

t/p92鋼(gang)是在t/p91鋼(gang)的(de)基(ji)礎上添加(jia)(jia)一定量(liang)的(de)鎢(wu)元素、適當降低鉬元素含量(liang)，并添加(jia)(jia)微量(liang)硼元素而得到的(de)一種(zhong)新型馬氏體耐熱鋼(gang)，被廣泛(fan)用于超(chao)超(chao)臨界機(ji)組主蒸(zheng)汽管(guan)(guan)(guan)、集箱等厚壁管(guan)(guan)(guan)道，以及過熱器(qi)、再熱器(qi)等受熱面管(guan)(guan)(guan)，其(qi)鑄(zhu)件材(cai)料(c92)還被用于制(zhi)造氣缸和(he)閥門。目(mu)前焊(han)(han)接t/p92鋼(gang)的(de)主要方(fang)法為手工電(dian)弧焊(han)(han)(smaw)、埋(mai)弧焊(han)(han)(saw)和(he)鎢(wu)極氬弧焊(han)(han)(gatw)等，焊(han)(han)接時需添加(jia)(jia)填(tian)充材(cai)料，即焊(han)(han)條和(he)焊(han)(han)絲等焊(han)(han)接材(cai)料。

與t/p91鋼(gang)(gang)(gang)(gang)相比，t/p92鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中加(jia)入了(le)較多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)強化元素(su)(su)鎢，其(qi)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)材熔(rong)(rong)敷(fu)(fu)(fu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)或(huo)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫在(zai)(zai)凝固過程中易形(xing)(xing)成(cheng)δ-鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)，它降低(di)(di)材料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)沖(chong)擊韌性和(he)高(gao)溫(wen)蠕變(bian)強度(du)。因此(ci)，防止(zhi)熔(rong)(rong)敷(fu)(fu)(fu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)或(huo)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫中形(xing)(xing)成(cheng)δ-鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)是t/p92鋼(gang)(gang)(gang)(gang)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材料設(she)計中需解決(jue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)首要問題。目前，抑制t/p92鋼(gang)(gang)(gang)(gang)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)材熔(rong)(rong)敷(fu)(fu)(fu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)形(xing)(xing)成(cheng)δ-鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)分設(she)計方(fang)法(fa)有(you)2種(zhong)(zhong)，一(yi)(yi)(yi)種(zhong)(zhong)方(fang)法(fa)是提高(gao)熔(rong)(rong)敷(fu)(fu)(fu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)錳(meng)元素(su)(su)和(he)鎳元素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)，如伯(bo)樂焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)集團(原(yuan)蒂森焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie))的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)mts616系列焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)和(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲、英(ying)國曼徹特(te)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材料公司的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)chromet92焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)和(he)9crwv焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲等(deng)；另一(yi)(yi)(yi)種(zhong)(zhong)方(fang)法(fa)在(zai)(zai)熔(rong)(rong)敷(fu)(fu)(fu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)中添加(jia)母材所沒有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈷(gu)元素(su)(su)，如瑞(rui)士奧(ao)林康(kang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)alcromocord92焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)和(he)alcromowf92焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲、日本(ben)神鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)cr-12s焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)和(he)us-12crsd焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲等(deng)。前一(yi)(yi)(yi)種(zhong)(zhong)成(cheng)分設(she)計方(fang)法(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)弊(bi)端在(zai)(zai)于(yu)錳(meng)、鎳均為(wei)擴(kuo)大奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相區(qu)元素(su)(su)，提高(gao)它們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)會顯(xian)著降低(di)(di)熔(rong)(rong)敷(fu)(fu)(fu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)ac1點(dian)(dian)，在(zai)(zai)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)后熱(re)處理時(shi)有(you)重新形(xing)(xing)成(cheng)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)風(feng)險,為(wei)此(ci)不得不限(xian)制mn+ni的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上限(xian)含(han)量(liang)，導致(zhi)熔(rong)(rong)敷(fu)(fu)(fu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)仍(reng)有(you)δ-鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)殘留。此(ci)外，提高(gao)鎳含(han)量(liang)對(dui)材料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)長時(shi)蠕變(bian)性能有(you)不利影響(xiang)。后一(yi)(yi)(yi)種(zhong)(zhong)成(cheng)分設(she)計方(fang)法(fa)雖(sui)對(dui)熔(rong)(rong)敷(fu)(fu)(fu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)ac1點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)很(hen)小，但鈷(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)價格(ge)昂貴，增(zeng)加(jia)了(le)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)材成(cheng)本(ben)。因此(ci)有(you)必要提供(gong)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)(zhong)既可抑制熔(rong)(rong)敷(fu)(fu)(fu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)形(xing)(xing)成(cheng)δ-鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)，同時(shi)又具有(you)熔(rong)(rong)敷(fu)(fu)(fu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)ac1點(dian)(dian)高(gao)、抗高(gao)溫(wen)蠕變(bian)性能優良且成(cheng)本(ben)低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)t/p92鋼(gang)(gang)(gang)(gang)專用(yong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)材。

技術實現要素：

針對現有技(ji)術存在的(de)問題，本發(fa)明為解決現有技(ji)術中(zhong)存在的(de)問題采用的(de)技(ji)術方(fang)案如下：

一(yi)種(zhong)抗高溫蠕變的低鎳含銅(tong)型t/p92鋼(gang)焊(han)材，其特征在于(yu)：該焊(han)材包括如(ru)下組(zu)分c、mn、si、cr、ni、w、mo、nb、v、n、b、al、ti、s、p、fe和cu。

所述焊(han)材中銅(tong)含量(wt.％)為：0.8-1.5。

所述焊(han)材中各組分的含(han)量(wt.％)為：c0.07-0.12、mn0.30-0.60、si≤0.40、cr8.50-9.50、ni≤0.40、w1.50-2.00、mo0.30-0.60、cu0.8-1.5、nb0.04-0.07、v0.15-0.25、n0.03-0.07、b0.001-0.005、al≤0.03、ti≤0.01、s≤0.01、p≤0.02、余量為fe。

本發明的(de)(de)技術方(fang)案是通(tong)(tong)過(guo)計算熔敷(fu)金屬鉻當量和光學(xue)(xue)金相觀察分(fen)析(xi)，得到抑(yi)制(zhi)δ-鐵素體(ti)形成所(suo)需(xu)的(de)(de)最(zui)低銅(tong)含(han)(han)量；通(tong)(tong)過(guo)材(cai)料熱力學(xue)(xue)計算和熱膨脹法定量研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)銅(tong)含(han)(han)量對(dui)熔敷(fu)金屬ac1點的(de)(de)影響(xiang)；通(tong)(tong)過(guo)高溫蠕(ru)(ru)變(bian)斷(duan)裂試(shi)(shi)驗研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)銅(tong)含(han)(han)量對(dui)熔敷(fu)金屬蠕(ru)(ru)變(bian)性能(neng)的(de)(de)影響(xiang)，并通(tong)(tong)過(guo)電鏡等(deng)微(wei)觀分(fen)析(xi)實驗手段(duan)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)熔敷(fu)金屬蠕(ru)(ru)變(bian)試(shi)(shi)樣中銅(tong)粒子分(fen)布(bu)及尺(chi)寸，掌握銅(tong)元素在t/p92鋼(gang)中的(de)(de)高溫強(qiang)化機制(zhi)，確定強(qiang)化效果最(zui)佳的(de)(de)銅(tong)含(han)(han)量范(fan)圍。綜合上述(shu)3個方(fang)面的(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)結果，確定含(han)(han)銅(tong)型(xing)t/p92鋼(gang)焊材(cai)熔敷(fu)金屬的(de)(de)銅(tong)含(han)(han)量范(fan)圍，并對(dui)錳和鎳(nie)等(deng)奧氏體(ti)化元素含(han)(han)量進(jin)行相應(ying)調整。

本發明的抗高溫(wen)蠕變用t/p92鋼焊接材料(liao)熔敷金屬(shu)的成分特點考慮了(le)如下(xia)因素：

碳(tan)：c是奧(ao)氏體穩定化(hua)元素(su)，可以(yi)穩定回火馬(ma)氏體顯微(wei)組織，并(bing)且形成(cheng)碳(tan)化(hua)物提高蠕變強度。當(dang)c含(han)量(liang)低于0.07％時，焊縫易(yi)形成(cheng)δ-鐵(tie)素(su)體，且碳(tan)化(hua)物數量(liang)少，對(dui)蠕變強度不利。但(dan)c含(han)量(liang)過高，增大焊接(jie)裂(lie)紋敏(min)感性，因此本發(fa)明(ming)的c含(han)量(liang)范圍控(kong)制(zhi)在0.07-0.12％。

錳(meng)和(he)(he)鎳：mn是奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)穩定化(hua)元素(su)，有利于抑(yi)制(zhi)(zhi)δ-鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)，同時mn有脫氧(yang)去硫作用(yong)，能增加焊(han)(han)(han)(han)縫的(de)(de)強(qiang)度(du)和(he)(he)韌(ren)性(xing)(xing)。但是mn含(han)(han)量(liang)過高(gao)，明(ming)顯(xian)降(jiang)(jiang)低(di)(di)焊(han)(han)(han)(han)縫的(de)(de)ac1點，導致焊(han)(han)(han)(han)縫在最高(gao)焊(han)(han)(han)(han)后熱處(chu)理(li)溫度(du)下(xia)重(zhong)新(xin)(xin)形成(cheng)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)，此(ci)外mn含(han)(han)量(liang)超過1.5％顯(xian)著降(jiang)(jiang)低(di)(di)蠕變(bian)(bian)強(qiang)度(du)。ni也是奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)形成(cheng)元素(su)，對(dui)抑(yi)制(zhi)(zhi)δ-鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)形成(cheng)和(he)(he)穩定馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)組織有積(ji)極作用(yong)，故可以提高(gao)焊(han)(han)(han)(han)縫的(de)(de)沖(chong)擊韌(ren)性(xing)(xing)。為(wei)了(le)抑(yi)制(zhi)(zhi)t/p91、t/p92等新(xin)(xin)型9％cr熱強(qiang)鋼焊(han)(han)(han)(han)縫形成(cheng)δ-鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)，歐洲bsen標(biao)準規定了(le)最高(gao)ni含(han)(han)量(liang)為(wei)0.8％，甚至1.0％，明(ming)顯(xian)高(gao)于t/p91、t/p92鋼的(de)(de)ni含(han)(han)量(liang)上(shang)限值(zhi)(0.4％)。但是，提高(gao)ni含(han)(han)量(liang)顯(xian)著降(jiang)(jiang)低(di)(di)ac1點，導致焊(han)(han)(han)(han)縫在最高(gao)焊(han)(han)(han)(han)后熱處(chu)理(li)溫度(du)下(xia)重(zhong)新(xin)(xin)形成(cheng)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)，此(ci)外，有研(yan)究表明(ming)，當(dang)高(gao)鉻熱強(qiang)鋼中(zhong)的(de)(de)ni含(han)(han)量(liang)超過0.4％時，加速長(chang)期蠕變(bian)(bian)過程(cheng)中(zhong)m23c6型碳化(hua)物的(de)(de)粗(cu)化(hua)和(he)(he)z相(xiang)的(de)(de)形成(cheng)，降(jiang)(jiang)低(di)(di)蠕變(bian)(bian)性(xing)(xing)能。綜合考慮，本發明(ming)將mn含(han)(han)量(liang)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)在0.30-1.0％，ni含(han)(han)量(liang)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)在0.40％以內，且mn+ni的(de)(de)總(zong)含(han)(han)量(liang)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)在1.0％以下(xia)，比目前mts616、chromet92和(he)(he)9crwv等國(guo)外牌號t/p92鋼焊(han)(han)(han)(han)材熔敷金屬的(de)(de)ni含(han)(han)量(liang)和(he)(he)mn+ni的(de)(de)總(zong)含(han)(han)量(liang)降(jiang)(jiang)低(di)(di)50％左右。

硅：si是一(yi)種(zhong)重要的(de)(de)脫氧劑，且可以提(ti)(ti)高焊縫的(de)(de)抗氧化性(xing)能。適當低(di)的(de)(de)si含(han)(han)量(liang)(liang)有利于提(ti)(ti)高焊縫金(jin)屬的(de)(de)韌性(xing)，根(gen)據美(mei)國一(yi)些技術標準規定焊縫的(de)(de)si含(han)(han)量(liang)(liang)需(xu)低(di)于0.30％，本發明(ming)的(de)(de)si含(han)(han)量(liang)(liang)控制在0.1％-0.40％，比p92鋼(gang)的(de)(de)si含(han)(han)量(liang)(liang)上限(0.5％)更低(di)。

鉻(ge)：cr是保證抗蒸汽氧化和熱腐蝕(shi)最重要的(de)(de)元素(su)。隨(sui)著cr含(han)(han)量的(de)(de)增(zeng)加(jia)，焊縫的(de)(de)抗蒸汽腐蝕(shi)性(xing)(xing)能越(yue)好(hao)。但是，cr為(wei)鐵素(su)體形成元素(su)，其含(han)(han)量過高時(shi)，焊縫中將產生(sheng)δ-鐵素(su)體，降低(di)焊縫的(de)(de)沖擊韌性(xing)(xing)和蠕變強度(du)。因此，本發(fa)明的(de)(de)cr含(han)(han)量控制在8.5-9.5％。

鎢和(he)鉬：w和(he)mo都為鐵素體(ti)形成元(yuan)素，不利于防止焊縫(feng)(feng)形成δ-鐵素體(ti)，但(dan)它們是(shi)t/p92鋼中最(zui)重要的固溶強(qiang)(qiang)化(hua)元(yuan)素，并且(qie)能提(ti)高(gao)碳(tan)化(hua)物的穩(wen)定性(xing)而起到間接強(qiang)(qiang)化(hua)作用(yong)。為保證焊縫(feng)(feng)的高(gao)溫(wen)蠕變強(qiang)(qiang)度，本發明的w和(he)mo含量范圍與t/p92鋼相當(dang)，分別為1.5-2.0％和(he)0.3-0.6％。

銅(tong)：加(jia)(jia)cu是(shi)本(ben)發明的(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)(yao)創新點(dian)，因為(wei)(wei)t/p92鋼(gang)及現有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)t/p92鋼(gang)焊(han)接材料熔(rong)敷金(jin)屬中(zhong)均(jun)不(bu)含(han)(han)(han)(han)cu。cu的(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)(yao)作(zuo)用(yong)有(you)：cu為(wei)(wei)奧氏體(ti)(ti)(ti)形成(cheng)元素(su)，可(ke)抑制(zhi)(zhi)焊(han)縫(feng)(feng)中(zhong)形成(cheng)δ-鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)，此(ci)外，發明人的(de)(de)(de)(de)(de)試(shi)(shi)驗研究表明，含(han)(han)(han)(han)銅(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)t/p92鋼(gang)焊(han)縫(feng)(feng)在經歷焊(han)后熱處理(li)后，焊(han)態下固溶的(de)(de)(de)(de)(de)cu以ε-cu粒子(zi)析出，它在板條(tiao)內和板條(tiao)界分(fen)散分(fen)布，且在板條(tiao)界的(de)(de)(de)(de)(de)數量(liang)(liang)(liang)密度(du)較高(gao)(gao)，如(ru)圖(tu)1所(suo)示。因此(ci)，與m23c6型碳化(hua)物一樣，它可(ke)以在長(chang)期蠕變過程中(zhong)阻止亞(ya)晶界的(de)(de)(de)(de)(de)遷(qian)移而提高(gao)(gao)蠕變強度(du)，如(ru)圖(tu)2所(suo)示。cu含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)范(fan)圍的(de)(de)(de)(de)(de)確(que)定(ding)(ding)需考(kao)慮抑制(zhi)(zhi)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)形成(cheng)、充(chong)分(fen)發揮其(qi)高(gao)(gao)溫(wen)強化(hua)作(zuo)用(yong)以及避免ac1點(dian)明顯降低這3個因素(su)。本(ben)發明是(shi)這樣確(que)定(ding)(ding)其(qi)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)范(fan)圍的(de)(de)(de)(de)(de)：根據鉻當量(liang)(liang)(liang)思想確(que)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)計算(suan)方法(參考(kao)中(zhong)國專利(li)zl201210192206.x)，在抑制(zhi)(zhi)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)形成(cheng)能力(li)上(shang)，cu與co相當，約為(wei)(wei)mn的(de)(de)(de)(de)(de)1.5倍(bei)，約為(wei)(wei)ni的(de)(de)(de)(de)(de)60％，即保持(chi)相同的(de)(de)(de)(de)(de)抑制(zhi)(zhi)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)效(xiao)果，焊(han)縫(feng)(feng)中(zhong)每加(jia)(jia)入1％的(de)(de)(de)(de)(de)cu，可(ke)減(jian)少1.5％的(de)(de)(de)(de)(de)mn，或減(jian)少0.6％的(de)(de)(de)(de)(de)ni。對(dui)于高(gao)(gao)溫(wen)強化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響，當cu含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)低于0.5％時，cu元素(su)基(ji)(ji)本(ben)上(shang)固溶在基(ji)(ji)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)，析出的(de)(de)(de)(de)(de)ε-cu數量(liang)(liang)(liang)很(hen)少，沉(chen)淀(dian)強化(hua)效(xiao)果不(bu)大；試(shi)(shi)驗研究表明，當cu含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)超過1.5％時，ε-cu在長(chang)期蠕變過程中(zhong)聚集(ji)粗化(hua)(圖(tu)3和圖(tu)4)，不(bu)僅減(jian)弱強化(hua)效(xiao)果，而且降低持(chi)久塑(su)性。關于cu含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)對(dui)ac1點(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響，cu雖為(wei)(wei)擴大奧氏體(ti)(ti)(ti)相區元素(su)，降低ac1點(dian)，但專利(li)號(hao)為(wei)(wei)zl201210131877.5的(de)(de)(de)(de)(de)專利(li)表明，cu降低ac1點(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)幅度(du)小(xiao)于mn和ni，此(ci)外，熱力(li)學計算(suan)和實測(ce)結(jie)果表明，當cu含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)超過0.7％時，繼(ji)續增(zeng)加(jia)(jia)cu含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)，對(dui)ac1點(dian)幾(ji)乎沒有(you)影(ying)響，如(ru)圖(tu)5-圖(tu)7所(suo)示。綜合考(kao)慮上(shang)述3個因素(su)的(de)(de)(de)(de)(de)銅(tong)加(jia)(jia)入量(liang)(liang)(liang)，最終確(que)定(ding)(ding)本(ben)發明的(de)(de)(de)(de)(de)銅(tong)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)范(fan)圍為(wei)(wei)：0.8-1.5％。

鈮(ni)：nb是(shi)強(qiang)碳化(hua)物形成(cheng)元素，它與c、n形成(cheng)細小(xiao)彌散的(de)mx型第二相(xiang)析出物，其(qi)在高(gao)溫下非常(chang)穩定，從而提高(gao)焊縫(feng)的(de)高(gao)溫蠕(ru)變強(qiang)度。當其(qi)含(han)量低(di)于0.04％時，析出物量少，不(bu)能得到(dao)充足的(de)強(qiang)化(hua)效(xiao)果，但是(shi)研(yan)究發現nb含(han)量高(gao)，降低(di)焊縫(feng)的(de)沖擊韌性。為此，本發明(ming)將nb含(han)量控制在0.04％-0.07％，上限比t/p92鋼的(de)0.09％稍低(di)。

釩(fan)：v是強(qiang)碳(tan)化物形(xing)成(cheng)元素(su)，它與(yu)c、n形(xing)成(cheng)細小彌散(san)、穩(wen)定的mx型第二相析出物，提高(gao)(gao)焊縫的高(gao)(gao)溫(wen)蠕變強(qiang)度。其對焊縫韌(ren)性的影響較小，為了(le)保證焊縫的抗高(gao)(gao)溫(wen)蠕變性能，本發明(ming)的v含量與(yu)t/p92鋼相當(dang)，控制在0.15％-0.25％。

氮：n與(yu)nb、v形成(cheng)細小(xiao)彌散的mx型第二(er)相析(xi)出物，顯著提高(gao)焊縫(feng)的高(gao)溫(wen)蠕變(bian)(bian)強度。其對焊縫(feng)韌性的影響(xiang)較(jiao)小(xiao)，為了保證(zheng)焊縫(feng)的抗高(gao)溫(wen)蠕變(bian)(bian)性能，本(ben)發明的n含量與(yu)t/p92鋼(gang)相當，控制在0.04％-0.07％。

硼：b是晶界強(qiang)化元素，可以提高焊縫的(de)高溫蠕(ru)變(bian)強(qiang)度，但是硼在焊接過程中易燒損。為了保證焊縫的(de)抗高溫蠕(ru)變(bian)性能(neng)，本(ben)發(fa)明的(de)b含量控(kong)制在0.001％-0.005％，略低于t/p92鋼(gang)的(de)上(shang)限值(0.006％)。

鋁：al在(zai)(zai)焊材(cai)中是作為(wei)(wei)脫氧劑加入的(de)，焊縫(feng)中殘留的(de)al含量過高(gao)，降(jiang)低焊縫(feng)的(de)持久塑性。此(ci)外，al容易與n優(you)先結合(he)，使得焊縫(feng)中固溶(rong)的(de)n近似為(wei)(wei)零(ling)，無法形成析出(chu)強化作用，降(jiang)低焊縫(feng)的(de)高(gao)溫蠕(ru)變強度。為(wei)(wei)此(ci)，本發明的(de)al含量控制在(zai)(zai)0.03％以(yi)下。

鈦：ti是一種(zhong)極強的(de)(de)碳化物(wu)形成元素，影響nb、v與c、n的(de)(de)結合，同時會(hui)形成一次tin，不利(li)于發揮沉淀強化作用(yong)。因此，本(ben)發明的(de)(de)ti含(han)量控(kong)制(zhi)在0.01％以下。

硫和(he)磷：s和(he)p是焊(han)縫中不可避(bi)免的雜(za)質元素，它們增大焊(han)縫的裂(lie)紋傾(qing)向，并且降低焊(han)縫的蠕變(bian)斷裂(lie)塑(su)性。因此，本發明將s和(he)p含量分別控制在(zai)0.01％和(he)0.02％以內。

本發明具有如下(xia)優點(dian)：

(1)本(ben)發明焊(han)材(cai)加入銅(tong)，減少了(le)鎳元(yuan)素含量，不加貴重元(yuan)素鈷(gu)，降低(di)了(le)材(cai)料成本(ben)，其(qi)熔(rong)敷金屬在抑制鐵素體形(xing)成的(de)(de)同時(shi)，避(bi)免了(le)ac1點的(de)(de)顯(xian)著降低(di)，且其(qi)常溫力學性能(neng)達到或(huo)超過現有高鎳或(huo)加鈷(gu)的(de)(de)t/p92鋼焊(han)材(cai)；

(2)本(ben)發明(ming)焊材(cai)具有優異的抗高溫蠕變性能，其熔敷金屬的長(chang)時持久斷裂壽命最接近于(yu)p92鋼的平均值(zhi)。

附圖說明

圖(tu)1本發明(ming)焊(han)材熔敷(fu)金(jin)屬(shu)在760℃×4h回火后的析出(chu)相；

圖2本發明焊材實施例在650℃/100ma/4897.1h持久試(shi)驗后的析出相；

圖3含(han)1.69％cu的(de)t/p92焊材熔敷金屬在760℃×4h回火(huo)后的(de)析出(chu)相(xiang)；

圖4含(han)1.69％cu的t/p92焊材熔敷金屬在650℃/100ma/3896.5h持(chi)久試驗(yan)后的析(xi)出相；

圖5為銅含量對p92焊縫ac1點(dian)影響的熱力學(xue)計算結(jie)果；

圖6本發明焊(han)材實施例熔敷金屬ac1點(dian)的熱膨脹法(fa)實測結果；

圖7本(ben)發明(ming)焊(han)材對比例熔敷金屬(shu)ac1點的熱膨脹法實測結果；

圖8為本發(fa)明焊材熔敷金屬在760℃×4h回火后的顯微組織(zhi)(焊條電(dian)弧焊)；

圖(tu)9本發明(ming)焊(han)材實施例(li)和對比例(li)在650℃/100ma持久斷(duan)裂時間的比較；

具體實施方式

下面通(tong)過實施例(li)，并結合(he)附圖(tu)，對本(ben)發明的(de)技術(shu)方案作進一步具體的(de)說明，如圖(tu)1-9所示(shi)：

由(you)附圖1看(kan)出，本發明焊材熔敷金屬(shu)在760℃×4h回(hui)火后，馬氏體板條(tiao)界上除析(xi)出m23c6型碳(tan)化(hua)物(wu)外，還析(xi)出較細小的ε-cu粒(li)子。

由附圖2看出，本發(fa)明焊(han)材(cai)熔敷金屬在650℃/100ma/4897.1h蠕變后，馬氏體板(ban)條界上的(de)ε-cu粒子非常穩定，沒有明顯聚集(ji)長大(da)。

由附圖(tu)3和附圖(tu)4看出(chu)，當t/p92焊縫(feng)中的(de)cu含量(liang)超過(guo)1.5％時，焊縫(feng)金屬在760℃×4h回(hui)火后的(de)馬氏體板(ban)條界上(shang)析(xi)出(chu)的(de)ε-cu粒(li)子雖較細(xi)小，但在650℃/100ma/3896.5h持久試(shi)驗后出(chu)現明顯的(de)聚(ju)集長(chang)大(da)。

由附圖5看出，當cu含量超(chao)過0.7％時，繼續增加cu含量，對ac1點幾乎沒有影響(xiang)。

由附(fu)圖6看(kan)出，本發明焊(han)材焊(han)縫(feng)金屬的ac1點為809℃，較焊(han)后熱處理(li)溫(wen)度(du)(760℃)高出49℃，滿足焊(han)后熱處理(li)溫(wen)度(du)比ac1點低20-30℃以上的要求，余(yu)量(liang)較大。

由附圖(tu)7看(kan)出，含1.69％cu的焊(han)材(cai)焊(han)縫金屬的ac1點(dian)為805℃，與含0.86cu％的焊(han)縫金屬ac1點(dian)差別不大，實驗證實了當cu含量(liang)超過(guo)0.7％時，繼續增加cu含量(liang)，對t/p92焊(han)縫金屬ac1點(dian)幾乎沒有影響。

由附圖8看(kan)出，本(ben)發明焊材焊縫金屬(shu)為回火板(ban)條馬氏體組織，沒有鐵素體。

由附圖9看出(chu)，本發(fa)明t/p92鋼焊材(cai)焊縫金屬(1#)在650℃/100ma的持久(jiu)壽命最(zui)長(chang)，超過t/p92鋼持久(jiu)壽命的平均(jun)值，明顯高(gao)于現有高(gao)鎳或加(jia)鈷的t/p92鋼焊材(cai)焊縫金屬(5#-7#)。

而含(han)1.69％cu的t/p92焊材熔敷金屬(4#)的持(chi)久(jiu)壽命較1#降低(di)，說明當cu含(han)量(liang)超過本發明的上(shang)限(xian)時(1.5％)，對(dui)持(chi)久(jiu)性能的不利影響較大。

按照(zhao)本(ben)發明技術方案中的(de)(de)(de)材料(liao)組分配比設計(ji)焊材的(de)(de)(de)熔敷(fu)金屬在760℃×4h回火(huo)后的(de)(de)(de)組織(zhi)特征(zheng)和性能：

(1)焊縫為全回火(huo)馬氏體(ti)組織，沒有鐵(tie)素體(ti)；

(2)焊縫(feng)ac1點(dian)≥805℃；

(3)焊縫(feng)的室(shi)溫(wen)力(li)學性(xing)能(neng)：rp0.2(σ0.2)≥550mpa，rm(σb)≥680mpa,a(δ0.5)≥18，kv2≥47j，滿足gb/t5118-2012標(biao)準和asmesfa-5.5-2015標(biao)準對t/p92鋼(gang)焊材熔敷金屬室(shi)溫(wen)力(li)學性(xing)能(neng)的要求：rp0.2(σ0.2)≥530mpa，rm(σb)≥620mpa,a(δ0.5)≥15或(huo)17％(gb/t5118標(biao)準規(gui)定為15％，asme標(biao)準規(gui)定為17％)；

(4)持久(jiu)性能(neng)：650℃/100mpa下的(de)持久(jiu)壽命≥4500h。

根據本(ben)(ben)發明(ming)的(de)(de)(de)成(cheng)分(fen)范圍，以焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)為(wei)(wei)例，對(dui)本(ben)(ben)發明(ming)低鎳含(han)(han)銅(tong)(tong)型t/p92鋼(gang)(gang)焊(han)(han)(han)(han)材做(zuo)了多組(zu)實(shi)施(shi)例，銅(tong)(tong)元(yuan)素(su)通(tong)過(guo)藥皮或焊(han)(han)(han)(han)芯添加(jia)。對(dui)比(bi)(bi)例1的(de)(de)(de)銅(tong)(tong)含(han)(han)量范圍超過(guo)本(ben)(ben)發明(ming)的(de)(de)(de)上限(1.5％)，是為(wei)(wei)了說明(ming)銅(tong)(tong)含(han)(han)量過(guo)高(gao)對(dui)焊(han)(han)(han)(han)縫性能的(de)(de)(de)影響。為(wei)(wei)了對(dui)比(bi)(bi)，在相同焊(han)(han)(han)(han)接工(gong)藝(yi)(預熱200-250℃、電流130-180a，電壓(ya)24-30v、層間溫度≤350℃)和(he)焊(han)(han)(han)(han)后熱處理工(gong)藝(yi)(760℃×4h)條(tiao)件下，與目(mu)前3種典(dian)型t/p92鋼(gang)(gang)焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)——德國蒂森mts616焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)(提高(gao)錳元(yuan)素(su)和(he)鎳元(yuan)素(su)含(han)(han)量)、日本(ben)(ben)神鋼(gang)(gang)cr-12s焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)(加(jia)鈷元(yuan)素(su))、奧林康的(de)(de)(de)alcromocord92焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)(加(jia)鈷元(yuan)素(su))，進行了熔(rong)敷金(jin)屬性能的(de)(de)(de)比(bi)(bi)較。表1列出了7種t/p92鋼(gang)(gang)焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)熔(rong)敷金(jin)屬的(de)(de)(de)化學成(cheng)分(fen)。

表1實(shi)施(shi)例(li)及對比例(li)熔敷金屬的化(hua)學成(cheng)分(fen)(wt％)

本(ben)發(fa)明(ming)實施例(li)的(de)各項(xiang)性(xing)能(neng)(neng)測試結果如表2-表3所(suo)示。由表2看(kan)出(chu)(chu)，本(ben)發(fa)明(ming)焊(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)熔敷(fu)(fu)(fu)金(jin)屬的(de)室溫(wen)力學性(xing)能(neng)(neng)與mts616焊(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)熔敷(fu)(fu)(fu)金(jin)屬相(xiang)當，室溫(wen)沖(chong)擊韌(ren)性(xing)低于cr-12s焊(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)熔敷(fu)(fu)(fu)金(jin)屬，但室溫(wen)拉(la)伸強(qiang)度和(he)(he)沖(chong)擊韌(ren)性(xing)整體優(you)于alcromocord92焊(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)熔敷(fu)(fu)(fu)金(jin)屬。從表3看(kan)出(chu)(chu)，本(ben)發(fa)明(ming)焊(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)熔敷(fu)(fu)(fu)金(jin)屬在(zai)長(chang)(chang)期(qi)時(shi)效后的(de)沖(chong)擊功與mts616、cr-12s和(he)(he)alcromocord92焊(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)熔敷(fu)(fu)(fu)金(jin)屬相(xiang)當。從表4看(kan)出(chu)(chu)，在(zai)抗高溫(wen)蠕(ru)變(bian)用焊(han)(han)(han)材最重要(yao)的(de)性(xing)能(neng)(neng)指標(biao)方面，本(ben)發(fa)明(ming)焊(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)熔敷(fu)(fu)(fu)金(jin)屬的(de)長(chang)(chang)時(shi)持久性(xing)能(neng)(neng)明(ming)顯好于cr-12s焊(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)熔敷(fu)(fu)(fu)金(jin)屬，也優(you)于mts616、alcromocord92焊(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)熔敷(fu)(fu)(fu)金(jin)屬，其在(zai)650℃/100mpa下的(de)蠕(ru)變(bian)斷(duan)裂(lie)壽(shou)(shou)命(ming)超過了2005年(nian)eccc公布(bu)的(de)p92鋼蠕(ru)變(bian)斷(duan)裂(lie)壽(shou)(shou)命(ming)平均值(4735h)。對比例(li)1的(de)銅含量(liang)范圍超過本(ben)發(fa)明(ming)的(de)上限(xian)，其持久壽(shou)(shou)命(ming)較實施例(li)有所(suo)下降。

表2實(shi)施例及對比例的室(shi)溫(wen)力學性能(neng)

表3實施例及(ji)對比例在(zai)650℃后的室溫沖擊功(j)

表(biao)4實施例(li)及(ji)對(dui)比例(li)在650℃不同應力下的持久斷(duan)裂時間(jian)(h)

綜上所(suo)述(shu)，本發明抗高(gao)(gao)溫(wen)蠕變p92焊材所(suo)采取的(de)(de)以低成本的(de)(de)銅元(yuan)素替代鎳元(yuan)素或昂貴(gui)的(de)(de)鈷元(yuan)素的(de)(de)合金(jin)組分(fen)設計，在(zai)保證(zheng)熔(rong)敷金(jin)屬的(de)(de)室溫(wen)力(li)學性能(neng)和長時(shi)時(shi)效沖擊(ji)功的(de)(de)前提下，提高(gao)(gao)了熔(rong)敷金(jin)屬長時(shi)持久性能(neng)這一最重要(yao)的(de)(de)性能(neng)指標，具有性價(jia)比高(gao)(gao)的(de)(de)優(you)點。

本(ben)發(fa)明的(de)(de)保護范(fan)圍(wei)并不限于上述的(de)(de)實施例，顯然，本(ben)領域的(de)(de)技術人(ren)員(yuan)可以對本(ben)發(fa)明進行各種改(gai)(gai)動和變形(xing)而不脫(tuo)離(li)本(ben)發(fa)明的(de)(de)范(fan)圍(wei)和精(jing)神。倘若這(zhe)些(xie)改(gai)(gai)動和變形(xing)屬(shu)于本(ben)發(fa)明權利要求及(ji)其等(deng)同技術的(de)(de)范(fan)圍(wei)內(nei)，則本(ben)發(fa)明的(de)(de)意圖也包含這(zhe)些(xie)改(gai)(gai)動和變形(xing)在內(nei)。