蒸汽温度超超临界火电机组用钢的TIG焊焊丝及其制备方法技术领域
本发明涉及焊接材料领域，特别涉及一种蒸汽温度超超临界火电机组用钢的TIG
焊焊丝及其生产方法。
背景技术
目前世界范围内主要超超临界火电机组的蒸汽参数为600℃，我国自1996年浙江
玉环第一台600℃超超临界火电机组投运以来，已先后建成近百台600℃超超临界火电机
组。为进一步降低煤耗、提高热效率和降低排放,为进一步降低煤耗、提高热效率和降低排
放，我国2010年启动了700℃蒸汽参数超超临界火电机组研制国家计划。
耐热材料是制约火电机组向高参数发展的主要“瓶颈”问题，而大口径锅炉管和集
箱则是“瓶颈中的瓶颈问题”。700℃蒸汽参数超超临界火电机组锅炉中的蒸汽温度是从600
℃逐步升温到700℃，各个关键温度段均需要有满足使用要求的候选耐热材料。根据目前的
研究结果，马氏体耐热钢P92可用于620℃蒸汽温度以下部分大口径锅炉管制造，镍基耐热
合金CCA617可用于650-700℃蒸汽温度段大口径锅炉管制造。由于奥氏体耐热钢的热导率
低、热膨胀系数大，不适合用于制造高参数超超临界火电机组的大口径锅炉管。
依托科技部973计划“耐高温马氏体钢的组织稳定性基础研究”课题和863计划“先
进超超临界火电机组关键锅炉管开发”项目，钢铁研究总院和宝钢联合开发了G115钢。
G115钢属于超超临界钢中的一种，成分特点为9Cr-3W-3Co，是一种马氏体钢。与传
统的T/P92钢相比，具有更高的使用温度和许用应力，在650℃蒸汽温度锅炉中具有广阔的
应用前景。
但却不能找到与该钢材相匹配的焊接材料。
发明内容
本发明的目的之一就在于提供一种蒸汽温度超超临界火电机组用钢的TIG焊焊
丝，该焊丝可专用于650℃蒸汽温度锅炉钢的焊接。
技术方案是：一种蒸汽温度超超临界火电机组用钢的TIG焊焊丝，该焊丝质量百分
含量如下：C 0.08-0.12、Mn 0.60-1.00、0〈Si≤0.50、0〈S≤0.010、0〈P≤0.010、Cr 8.0-
10.0、0〈Ni≤0.80、0〈Mo≤0.10、Co 2.6-3.2、W 2.5-3.2、V 0.15-0.30、Nb 0.02-0.10、N
0.005-0.015、B 0.002-0.010、Cu 0.70-1.10，余量为Fe及杂质。
作为优选，所述C 0.081-0.096、Mn 0.60-1.00、Si 0.35-0.43、0〈S≤0.010、0〈P≤
0.010、Cr 8.20-9.43、Ni 0.50-0.60、0〈Mo≤0.10、Co 2.72-2.88、W 2.63-2.75、V 0.18-
0.19、Nb 0.03-0.09、N 0.008-0.012、B 0.002-0.010、Cu 0.70-1.10，余量为Fe及杂质。
作为优选，所述C 0.085、Mn 0.70、Si 0.35、S 0.005、P 0.007、Cr 8.20、Ni 0.60、
Mo 0.001、Co 2.80、W 2.75、V 0.19、Nb 0.04、N 0.010、B 0.002、Cu 0.85。
作为优选，所述C 0.096、Mn 0.70、Si 0.43、S 0.005、P 0.007、Cr 8.90、Ni 0.50、
Mo 0.001、Co 2.72、W 2.63、V 0.19、Nb 0.03、N 0.012、B 0.002、Cu 0.85。
作为优选，所述C 0.079、Mn 0.70、Si 0.37、S 0.005、P 0.007、Cr 9.43、Ni 0.55、
Mo 0.001、Co 2.88、W 2.73、V 0.18、Nb 0.06、N 0.008、B 0.002、Cu 0.85。
本发明的目的之二在于提供一种蒸汽温度超超临界火电机组用钢的TIG焊焊丝的
制备方法。
技术方案是：一种蒸汽温度超超临界火电机组用钢的TIG焊焊丝的制备方法，包括
以下步骤：
①按照常规气体保护焊焊丝冶炼工艺在真空感应炉内冶炼；
②制成盘条，经拉拔、热处理、拉拔至直径Φ2.4mm；
③清洗、镀铜、分卷得焊丝。
有益效果：
本发明的针对现有焊丝的缺陷，添加了奥氏体化元素Co，在提高蠕变强度的同时
还能抑制δ铁素体的形成，延缓马氏体钢的回火恢复，在回火时促进细小二次碳化物的形核
并延缓碳化物的长大；通过添加W减少Mo，并添加B、Cu以进一步提高钢的蠕变强度，能降低
钢组织的马氏体转变开始温度Ms，减少热膨胀率，因而能更稳定和强化马氏体组织。
本发明在G115钢上进行焊接，焊缝金属具有与G115钢相近的强度、韧性和高温性
能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
焊丝成分按质量百分比为：C 0.085、Mn 0.70、Si 0.35、S 0.005、P 0.007、Cr
8.20、Ni 0.60、Mo 0.001、Co 2.80、W 2.75、V 0.19、Nb 0.04、N 0.010、B 0.002、Cu 0.85，
余量为Fe和杂质)进行TIG焊接试验(焊接直径为Φ73mm，壁厚分别为11mm的G115钢板)。焊
接工艺性能优良，焊缝表面成形美观，焊缝边缘规整，无咬边、气孔、裂纹等焊接缺陷。
表1熔敷金属力学性能
表2熔敷金属高温拉伸数据
表3熔敷金属短时高温拉伸数据
实施例2
将实施例1的焊剂配合焊丝(焊丝成分按质量百分比为：C 0.0 96、Mn 0.70、Si
0.43、S 0.005、P 0.007、Cr 8.90、Ni 0.50、Mo 0.001、Co 2.72、W 2.63、V 0.19、Nb 0.04、N
0.012、B 0.002、Cu 0.85，余量为Fe和杂质)进行TIG焊接试验(焊接直径为Φ73mm，壁厚分
别为11mm的G115钢板)。焊接工艺性能优良，焊缝表面成形美观，焊缝边缘规整，无咬边、气
孔、裂纹等焊接缺陷。
表4熔敷金属力学性能
表5熔敷金属高温拉伸数据
实施例3
将实施例1的焊剂配合焊丝(焊丝成分按质量百分比为：C 0.082、Mn 0.70、Si
0.37、S 0.005、P 0.007、Cr 9.43、Ni 0.55、Mo 0.001、Co 2.88、W 2.73、V 0.18、Nb 0.06、N
0.008、B 0.002、Cu 0.85，余量为Fe和杂质)进行TIG焊接试验(焊接直径为Φ73mm，壁厚分
别为11mm的G115钢板)。焊接工艺性能优良，焊缝表面成形美观，焊缝边缘规整，无咬边、气
孔、裂纹等焊接缺陷。
表4熔敷金属力学性能
表5熔敷金属高温拉伸数据
实施例1-3各项实验其性能均满足630-650℃超超临界锅炉用钢的焊接技术要求。
实施例1-3的焊丝是通过以下方法制备的：
①按照常规气体保护焊焊丝冶炼工艺在真空感应炉内冶炼。
②制成盘条，经拉拔、热处理、拉拔至直径Φ2.4mm。
③清洗、镀铜、分卷得焊丝。