[發(fā)明專利]一種低成本的用于核電安全殼的氣體保護焊絲及盤條

有效

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• 申請日: 2012-05-24
• 公開（公告）號: CN102649203A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發(fā)明（設計）人: 屈朝霞;王海濤;許磊
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30
• 代理公司: 上海東信專利商標事務所 31228
• 代理人: 楊丹莉

技術領域

本發(fā)明屬于低合金焊接材料、金屬材料領域，具體地，涉及氣體保護焊接材料領域。

背景技術

核電設備由于其服役條件的特殊性，對制作設備的原材料要求嚴格。安全殼的類型由核電站設計決定。到目前為止我國所建造的核電站安全殼均為鋼混結構，即外層是混凝土殼體，里面附一層鋼板。基于對于核電安全性的高要求，核電用的焊材具有比普通焊材更高的技術壁壘。美國牌號為SA738B高強度調質鋼板，屬于Mn-Ni-Mo低合金高強度調質厚板，為了提高核電安全殼的生產效率和質量，需要開發(fā)SA738B配套的氣體保護焊絲及焊絲盤條。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種低成本的氣體保護焊絲及盤條，采用低合金鋼體系，其熔敷金屬在焊態(tài)和SR態(tài)兩種情況下的綜合力學性能可達到如下指標：屈服強度≥540MPa，抗拉強度≥620MPa，伸長率A≥20%，-30℃Akv≥100J，-45℃Akv≥54J。

本發(fā)明采用低碳低合金的設計體系，利用C、Mn、Ni等元素，可以在一定程度上降低鐵素體的開始轉變溫度，同時利用Mo的固溶強化效果，使所形的鐵素體組織在焊態(tài)和SR態(tài)兩種情況下均具有較高的強度。另一方面，采用一定量的Ti元素，通過起到細化焊縫金屬一次結晶組織與二次組織的作用，保證熔敷金屬的強度和塑韌性。

本發(fā)明的特點是：在焊態(tài)與SR態(tài)下保證焊絲熔敷金屬的強度與低溫韌性可以滿足要求的前提下，采用較低的Ni含量與適量的Mo的含量，并使二者較貴重元素的含量之和的比重較低，從而達到降低焊絲鋼成本的目的。

本發(fā)明的氣體保護焊絲及盤條的化學成分為（wt%）：C?0.03~0.12，Si0.30~0.80，Mn?1.0~1.8，S≤0.015，P≤0.020，Ni?0.1~0.6，Mo?0.21~0.60，Cu≤0.30，Ti?0.03~0.2，O≤0.0060，N≤0.0070，余量為Fe及不可避免的雜質元素。

下面就本發(fā)明對成分的選擇原因和作用機理進行如下陳述：

C：對提高強度有很大貢獻，是最廉價的合金強化元素。但碳含量太高，會增加焊絲的冷裂傾向。本發(fā)明C的選擇的范圍是0.03～0.12%。

Si：為脫氧元素，會通過固溶強化提高強度，但含量太高，會降低熔敷金屬的沖擊韌性。本發(fā)明Si的合理的范圍是0.30～0.80%。

Mn：為脫氧元素，是提高鋼的淬透性的有效元素，也是強化焊縫金屬強度的主要元素，但含量太高時，在提高焊縫金屬強度的同時，也會使塑韌性變差。本發(fā)明Mn的合理的范圍是1.0～1.80%。

Ni：可促進奧氏體向針狀鐵素體轉變,同時降低奧氏體向鐵素體的相變溫度,抑制共析鐵素體的形成；隨著焊縫金屬中Ni含量的提高,焊縫金屬的低溫韌性y良好，且趨于穩(wěn)定；但由于Ni是一種比較昂貴的合金元素，為降低鋼的合金成本，本發(fā)明Ni的合理的范圍是0.1～0.6%。

Mo：可有效增加鋼的淬透性和淬硬性，使鋼淬火后得到均勻細小的馬氏體、板條貝氏體組織，可顯著提高鋼的強度和韌性。同時通過增加一定量的Mo來替代Ni元素，來保證總體成本最低的情況下，熔敷金屬在焊態(tài)和SR熱處理狀態(tài)下的力學性能可以完全達標。本發(fā)明Mo的合理的范圍是0.21～0.6%。

Ti：主要起到脫氧、脫氮作用；Ti在熔池內與O₂結合生成TiO,在固態(tài)相變時為AF提供形核基礎；同時作為強碳氮化合物形成元素，它們的細小析出相可細化組織，提高焊縫金屬的強韌性與塑性；一定量的Ti可以明顯改善焊絲的焊接工藝性，減小飛濺；但較多的Ti會大幅提高焊縫金屬的強度，并降低其延伸率，所以其含量限定在0.03-0.2%。

Cu：在焊絲生產過程中，存在一個鍍銅工藝，不可避免會使焊絲中含有一定量的銅。焊絲表面鍍銅的主要目的是增加焊絲的導電性與提高焊絲的防腐能力。另外，在焊絲冶煉過程中，在一定程度上也存在一定量的銅。但焊絲中銅含量過高，會影響焊絲熔敷金屬的韌性。本發(fā)明Cu的含量控制在限定≤0.3%。

P、S：雜質元素含量越低，鋼質就越純凈，韌性會越好。本發(fā)明P、S分別控制在P≤0.020%，S≤0.015%。

本發(fā)明還提供了高強氣體保護焊絲盤條的生產方法及其工藝路線：電爐加LF和VOD精煉（或轉爐加LF和RH爐精煉）模鑄鋼錠軋制成鋼坯鋼坯加熱粗軋、中軋、預精軋、精軋、減定徑吐絲斯太爾摩線控冷集卷檢驗包裝。焊絲的生產工藝流程為：盤條的入廠檢驗粗拉預處理（酸洗）粗拉絲精拉絲脫脂化學鍍銅精密層繞包裝。

本發(fā)明盤條、焊絲與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點：