專利名稱：鎳基合金和由鎳基合金制成的焊接電極的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種特別適用于制造用來焊接對局部腐蝕具有良好抵抗力的超級雙相或超級奧氏體不銹鋼的金屬絲的鎳基合金。
超級雙相或超級奧氏體不銹鋼是含有18-30％鉻、至多7％鉬和至多0.5％氮(重量％)的不銹鋼。這些鋼的特征在于其Pren系數=Cr+3.3×Mo+16×N超過35。該系數是表示這些鋼耐局部腐蝕的一個指數，Pren系數越高，其耐局部腐蝕的性能越好。
這些鋼特別是以焊接而成的板形式使用，以制造多種用于高腐蝕環境中的設備。這種設備例如可以是在煉油工廠中用于分離油和氣的設備以及用于石油化學、化學或污染處理的設備。
為了使以這種方式制成的設備具有令人滿意的使用壽命，該焊接必須具有足夠高的耐腐蝕性。為了進行焊接，需由鎳基合金，如含有約21％鉻和9％鉬，余量為鎳、雜質和任選的少量次要合金成分的“625”合金制成電極。但是，這種技術不能獲得耐腐蝕性與板一樣好的焊縫。
為了改善焊縫的耐腐蝕性，有時采用由含有19-24％鉻和12-17％鉬，余量為鎳、少量次要合金成分和由工藝造成的雜質的鎳基合金制成的金屬絲的焊接電極。但是，這種技術不能充分地增加焊縫的耐腐蝕性和穩定性。
因此人們需要提供能賦予焊縫有更好的耐腐蝕性和穩定性的由鎳基合金制成的焊接電極。但是這種合金還能夠很容易軋制成金屬絲。特別是它必須具有足夠的熱延展性。
本發明的目的在于提供這種合金，它可以以焊接電極的金屬絲或焊接填充金屬絲的形式作用。
為此，本發明涉及一種具有如下化學組成的鎳基合金(重量％)24.5％＜Cr≤26.5％13.5％≤Mo≤16.5％余量為鎳、可能的輔助合金成分和工藝所造成的雜質(該輔助合金成分可以是至多0.2％的氮，至多0.4％的鉬和至多0.04％的鎂)。
優選地，鉻的含量為24.8-25.2％，鉬的含量為14.8-15.2％。
該雜質特別是鐵、碳、硅、錳、鎢、銅、磷和硫。鐵的含量優選地應保持在5％以下，甚至更好地低于2％。其它雜質的最大含量優選地應保持在下列數值以下C≤0.02％Si≤0.1％Mn≤0.4％W≤0.3％Cu≤2％P≤0.02％S≤0.02％這種合金可以以板、鍛件、管、金屬絲或片的形式使用。特別是當它是冷拉的直徑通常為0.6-5毫米的金屬絲形式時，它可以形成MIG焊接電極或用于TIG焊接的填充金屬絲，或者是非合成包皮電極的金屬芯。當它是冷軋鋼板形式時，它還可以用作用于通過焊接生產涂層的填充金屬。
本發明還涉及用于通過TIG或MIG焊接超級奧氏體或超級雙相不銹鋼產品的方法。
下面將通過實施例來更詳細地描述本發明，但沒有任何限制。
除了以其為基礎的鎳，本發明的合金含有-24.5％以上，優選地24.8％以上，但低于26.5％，優選地低于25.2％的鉻；-13.5-16.5％，優選地為14.8-15.2％的鉬。
選擇這兩個成分的量可以使Pren超過69，優選分析值為約75，同時可避免形成中間金屬相，如在固化過程中的σ相。
足夠高的Pren可以獲得良好的耐腐蝕性。
限制形成中間相可以在良好的條件下進行熱焊接并且使焊縫具有良好的延展性。特別是，可以通過在1200℃以上的溫度下加熱數小時而使該中間相處于溶液中，這對于在良好的條件下制造機器金屬絲是必不可少的，或對于熱塑性變形成型如軋制或鑄造更為常見。
該合金還可以含有-0-0.2％氮，以限制中間相在焊珠中的形成，從而確保這些焊縫具有良好的耐腐蝕性和良好的耐久性；應注意在處理過程中沒有特定的處理時，該合金仍然含有0.01-0.05％氮，但對于某些應用來說，應更精確地控制含氮量，特別是加入一定的量，使其含量大于0.05％；-0-0.04％鋁，以確保焊珠具有良好的致密性；-0-0.04％鎂，以改善熱軋能力和焊珠的致密性；余量包括工藝所造成的雜質。這些雜質的量應有限，特別是-鐵的含量優選地應低于5％，甚至更好地低于2％。當要用該合金來通過焊接在低合金鋼制品上產生涂層時，更是如此，從而限制鐵對與腐蝕介質接觸的涂層的稀釋；-碳的含量優選地應低于0.02％，以避免在高熱的焊珠中發生晶間腐蝕，特別是在進行多焊道焊接時；-硅和錳的含量優選地分別保持在低于0.1％和0.4％，以降低形成σ相的趨勢；-鎢的含量優選地應低于0.3％，以限制中間相的形成；-銅的含量優選地應低于2％，以確保在制造機器金屬絲的過程中具有良好的熱塑性變形能力；-磷的含量優選地應低于0.02％，以確保該焊縫具有良好的耐裂性；-硫的含量優選地應低于0.02％，以確保該焊縫具有良好的耐熱破裂性和良好的腐蝕穩定性。
具有該組成的合金例如以坯段澆注，而后再加熱到1200℃達4小時以上，將其在金屬絲磨上熱軋，獲得直徑為5.5-10毫米的機器金屬絲，然后將該機器金屬絲拉伸到直徑為0.6-5毫米。
由此獲得的拉伸金屬絲可以直接用于TIG或MIG焊接制品，如由超級雙相或超級奧氏體不銹鋼制成的板，也可以將其用于焊接由鎳基合金，如“625”型合金制成的制品。
通過實施例和對比，制備本發明的合金A和現有技術的合金B和C，其化學組成如下(重量％)
利用這些合金，通過重新加熱到1200℃達8小時再熱軋而制成直徑為5.5毫米的機器金屬絲，并將其拉伸成直徑為1.2毫米的拉伸金屬絲。
將這三種金屬絲來MIG焊接具有下列組成的8毫米厚的超級雙相不銹鋼板CrNi Mo NCSi Mn S PPren25.0 6.3 3.7 0.25 0.015 0.34 1.0 0.001 0.012 41.2形成V型接口(角度=70度)，屏蔽氣體為氬氣，含有20％氦，焊接能量為0.7kJ/mm。所有的焊接均具有令人滿意的外觀，其性能如下焊接 致密性ZAT中最大 平均熔化 Tc劃痕℃ KCV-50℃ Rm(ASMEⅨ) 的鐵素體 區域Pren ASTMG48A (J/cm2) (MPa)A可接受 60 69.3 55184 864B可接受 66 68.4 50126 848C1熔接失敗72 59.2 47.5 98 812這些結果顯示出本發明的金屬絲A具有較好的耐腐蝕性，并且與現有技術的金屬絲B和C相比具有更好的低溫回彈。當在用于海上煉油的設備上進行焊接時，這種優越的性能特別有好處。
還采用金屬絲A和C來焊接具有下列組成的15mm厚超級奧氏體鋼板
通過MIG焊接，形成帶根部的V型接口(角度=60度)，焊接氣體含有氬氣+10％氦氣+0.25％CO2，焊接能量為1kJ/mm。所有的焊接均具有令人滿意的外觀，其性能如下
與現有技術的金屬絲C相比，本發明的金屬絲A具有較好的耐腐蝕性，更好的低溫回彈和更高機械強度。
權利要求
1．一種鎳基合金，其特征在于它具有如下化學組成，重量％24.5％＜Cr≤26.5％13.5％≤Mo≤16.5％余量為鎳、任選的一種或多種輔助合金成分和工藝所帶入的雜質，該輔助合金成分選自氮，鋁和鎂。
2．根據權利要求1的鎳基合金，其特征在于24.8％＜Cr≤25.2％14.8％≤Mo≤15.2％。
3．根據權利要求1或2的鎳基合金，其特征在于0％≤N≤0.2％。
4．根據權利要求3的鎳基合金，其特征在于0.05％≤N≤0.2％。
5．根據權利要求1、2、3或4的鎳基合金，其特征在于0％≤Al≤0.4％0％≤Mg≤0.04％。
6．根據權利要求1、2、3、4或5的鎳基合金，其特征在于Fe≤5％。
7．根據權利要求6的鎳基合金，其特征在于Fe≤2％。
8．根據權利要求1-7中任意一個的鎳基合金，其特征在于C≤0.02％Si≤0.1％Mn≤0.4％W≤0.3％Cu≤2％P≤0.02％S≤0.02％。
9．冷拉金屬絲或冷軋板，其特征在于它由根據權利要求1-8中任意一個的鎳基合金組成。
10．焊接電極，其特征在于它至少包括一種根據權利要求9的金屬絲。
11．用于焊接超級雙相或超級奧氏體不銹鋼或鎳基合金的方法，其特征在于該填充金屬由根據權利要求9的冷拉金屬絲或冷軋板提供。
全文摘要
一種適合制造用于焊接超級雙相或超級奧氏體不銹鋼的金屬絲的鎳基合金,其特征在于它具有如下化學組成,重量%:24.5%< Cr≤26.5%,13.5≤Mo≤16.5%,余量為鎳、任選的一種或多種輔助合金成分和工藝所帶入的雜質,該輔助合金成分選自氮,鋁和鎂。以及由上述合金制成焊接電極。
文檔編號B23K35/30GK1208775SQ9811630
公開日1999年2月24日 申請日期1998年7月17日 優先權日1997年7月18日
發明者A·布魯伊里, J－B·庫芬, R·科薩 申請人:安費公司