[發明專利]一種堿性渣系的核級鎳基焊條的焊芯、藥皮及其焊條和制備方法

有效

• 申請號: 201210282726.X
• 申請日: 2012-08-09
• 公開（公告）號: CN102773631A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 楊光磊;王堯俊;顧捷;何國;秦仁耀
• 申請（專利權）人: 上海電力修造總廠有限公司
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/365;B23K35/40
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 呂伴

技術領域

本發明涉及的是一種焊接材料領域的電焊條，特別涉及一種用于核電鎳基材料焊接的堿性渣系的核級鎳基焊條的焊芯、藥皮及其焊條和制備方法。

背景技術

隨著人類文明的進步和發展，人類對能源的需求愈漸增加，而目前地球上存儲的石油、天然氣等不可再生能源正逐漸枯竭，同時，世界各國都在使用提倡清潔無污染的高效能源，因此，作為目前最高效且無污染的新型發電能源的核電能源已成為當今世界重要能源。各大國在核電領域內都投入了大量的財力、物力和人力，要大力發展核電行業、優化現有的核電設備和材料、建設新型的核電設施。使得核電工業在全球進入了一個高速發展的新時期。

2011年3月11日，日本發生了由地震和海嘯引發的福島核電站泄漏的事件，再一次敲響了全球關于核電安全的警鐘。由于核電設備中不少零部構件都是長期服役于高溫和核輻射環境中的，如：反應堆壓力容器及堆內構建、蒸汽發生器管和一、二回路管道等。目前世界核電技術正在向安全性、經濟性更好的第三代過渡。而一回路中核心部件蒸汽發生器采用的是國外最新開發出的Inconel?690鎳基材料，該材料具有更優異的抗蠕變疲勞、耐高溫腐蝕等特性。作為與之相匹配且應用于核電設施上焊接的焊條，不僅要有良好的焊接工藝性能，焊條熔敷金屬的化學成分、力學性能等要符合GB/T13814-200、美國AWS?A5_11-A5_11M-2005標準，還需要符合法國核電RCC設計標準中的要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題之一在于為了解決上述技術問題而提供一種與核電Inconel?690鎳基材料相匹配的堿性渣系的焊條所使用的焊芯。

本發明所要解決的技術問題之二在于為了解決上述技術問題而提供一種與核電Inconel?690鎳基材料相匹配的堿性渣系的焊條所使用的藥皮，該藥皮為堿度較高的低氫型藥皮，這是因為該類型藥皮的合金元素過渡系數較大，熔池清晰；焊縫具有良好的強度、韌性和抗裂性能，擴散氫含量低，去雜質能力強。能很好地滿足核電關于鎳基焊條熔敷金屬的雜質含量低、抗裂性能好等要求。

本發明所要解決的技術問題之三在于提供上述藥皮的制備方法。

本發明所要解決的技術問題之四在于為了解決上述技術問題而提供一種與核電Inconel?690鎳基材料相匹配的堿性渣系的焊條，使其在焊接過程中有良好的焊接工藝性能，且焊后的焊縫能夠承受高溫腐蝕、有足夠的強度和韌性，并有良好的抗核輻射和抗裂紋能力。

本發明所要解決的技術問題之五在于提供上述焊條的制備方法。

作為本發明第一方面的堿性渣系的核級鎳基焊條所使用的焊芯，其采用鎳基焊絲制備，所述鎳基焊絲所含元素的質量百分數為：C：≤0.025%、Si：≤0.25%、Mn：0.5～1.5%、S：≤0.010%、P：≤0.015%、Cr：29.0～31.5%、Fe：≤8.50%、Nb：1.0～2.5%、Ni≥55%、Al：≤0.50%、Ti：≤0.50%、Mo：≤0.50%、且其它元素總量≤0.5%。

在本發明的焊芯一個優選實施例中，所述其它元素為Cu、Zr和N。

在本發明的焊芯一個優選實施例中，所述鎳基焊絲所含元素的質量百分數為：C：0.024%、Si：0.21%、Mn：0.92%、S：0.006%、P：0.015%、Cr：29.35%、Fe：8.41%、Nb：1.62%、Ni：59.20%、Al：0.055%、Ti：0.072%、Mo：0.068%、Cu：0.024%、Zr：0.013%、N：0.0084%和其他元素：余量。

本發明的焊芯各元素成份設計依據如下：

1）C：由于Inconel?690核電鎳基材料屬于超低碳材料，焊縫中碳含量的要求是≤0.050%。因為藥皮中的大理石、金屬粉和鐵合金中或多或少的含量有一定量的碳，雖然碳與氧的親和力很大，在焊接冶金過程中極易反應生成CO或CO₂氣體，但經多方實驗證實熔敷金屬的含碳量會較焊芯的含碳量會高出一些。故焊芯中的碳含量宜≤0.025%。