[发明专利]一种314耐热不锈钢金属芯焊丝

说明书

一种314耐热不锈钢金属芯焊丝，属于金属芯焊丝领域。采用304或310不锈钢带作为包覆层，包括金属铬粉、金属镍粉、中碳锰铁粉、75号硅铁粉、混合稀土粉、余量为还原铁粉。使得其熔敷金属的化学成份范围包括如下(质量百分含量)：C：0.06‑0.15％，Si：1.5‑2.0％，Mn：0.5‑2.5％，S≤0.030，P≤0.030，Cr：23‑25％，Ni：19‑22％，RE:1.0‑2.0％，余量Fe。本发明焊丝制备的焊接接头具有更优良的性能。

技术领域

本发明属于金属芯焊丝领域，具体涉及一种314耐热不锈钢金属芯焊丝，主要用于314耐热不锈钢的焊接。

背景技术

314不锈钢属于奥氏体不锈钢，对应国内标准牌号为1Cr25Ni20Si2。它是一种高压耐热不锈钢，具有良好的耐高温性能、抗氧化性能强、耐蠕变性能及机械性能-等特点。314不锈钢在1500℃以下间断使用及在1200℃以下连续使用过程中，可保持其优良的性能，在1150－1300℃范围内使用效果最佳。目前314不锈钢目前主要用于高温炉管等行业。

314不锈钢为纯奥氏体组织，工作条件恶劣，使用温度高。为适应耐高温抗氧化等性能，314不锈钢焊接接头也需要为纯奥氏体组织，这种单相的纯奥氏体组织在焊接过程中，晶粒极易发生长大，在焊接应力作用下很容易发生开裂，常常导致焊接接头失效。

国标17853－2008及美标AWS A5.22中均无314不锈钢对应的焊接材料。目前314不锈钢焊接用填充材料主要是取自于314钢材，即采用线切割的方法从314板材切割长块状直条，或者将314钢材经拉拔制成丝材，然后再进行314钢材的焊接。取自于母材的这种焊材只能采用氩弧焊的方法来焊接314不锈钢。采用314板材切割的直条时，只能进行手工氩弧焊接，不能进行半自动化、自动化及机器人的氩弧焊接，也不可以用于惰性气体保护焊。

由于焊材直接取自于母材，焊材成分与母材成分相当。在焊接过程，在焊接电弧的高温作用下，这种取自于母材的焊材中的金属元素发生蒸发，导致进入到焊缝中的合金元素低于母材中的合金元素含量，焊接接头为低强匹配。这种低强匹配的焊接接头由于合金元素的不足，其耐高温性能、抗氧化性能、耐高温蠕变性能严重下降，使得整体焊接接头不适用于母材所处的工况，无法满足于其母材应用的服役条件，最终导致整个焊接结构很快失效。

目前由于无专用的314不锈钢焊接材料，有时用户使用310不锈钢焊丝进行焊接。310不锈钢和314不锈钢化学成份接近，但由于314不锈钢和310不锈钢用途及工作环境不同，采用310不锈钢焊接材料焊接314不锈钢时，同样存在着合金元素含量不足的问题，使得焊接接头在高温时的耐热性能有所下降，使得焊接结构件寿命降低。另一方面，目前市场上存在的310焊丝，由于该焊丝所焊焊缝组织为单相奥氏体组织，焊接过程中，晶粒极易发生长大，在焊接应力的作用下，即使是焊接310母材也很容易产生热裂纹，焊接314不锈钢时，更容易发生焊缝的开裂现象。

发明内容

为克服现有技术不足，本发明研制了一种314耐热不锈钢金属芯焊丝。

一种314耐热不锈钢金属芯焊丝，其特征在于，采用常用304不锈钢带作为包覆层，粉芯中各合金成分的质量百分比为：金属铬粉的质量百分含量为34－44％，金属镍粉的质量百分含量为43－53％，中碳锰铁粉的质量百分含量为1－7％，75号硅铁粉的质量百分含量为4－6％，混合稀土粉的质量百分含量为4－7％，余量为还原铁粉(可以为0或其他的百分含量，用于补足100％)；混合稀土粉的成分为：La₂O₃:30-32％，CeO₂:45-48％,Pr₂O₃:4-6％,Nd₂O₃:14-17％。药芯焊丝的填充率为30－35％。焊丝的直径范围为1.0－3.2mm。焊接电流范围为50－320A，焊接电压范围为22－35V。焊接保护气体为100％纯氩气，保护气体流量为10－25L/min。