[發(fā)明專利]一種核級(jí)奧氏體不銹鋼焊絲制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310178968.9
• 申請(qǐng)日: 2013-05-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103480975A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 淮凱文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 丹陽(yáng)市華龍?zhí)劁撚邢薰?/a>
• 主分類號(hào): B23K35/24
• 分類號(hào): B23K35/24
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核級(jí)用奧氏體不銹鋼焊材，特別涉及到這樣的一種奧氏體不銹鋼合金成分，即兼有高的低溫強(qiáng)度、低溫韌性、低溫?zé)o磁性和良好的抗中子輻照性能。

不銹鋼合金，特別是耐蝕性鎳-鉻系列奧氏體不銹鋼合金，由于其具有良好的耐蝕性、力學(xué)性能和奧氏體組織的穩(wěn)定性，因此廣泛用于核裂變反應(yīng)堆部件的制備，如堆內(nèi)構(gòu)件、硼注箱、核乏料儲(chǔ)運(yùn)裝置和核燃料水池。由于此類應(yīng)用領(lǐng)域的使用環(huán)境都為高溫高壓環(huán)境，因此奧氏體不銹鋼一般都要求具有良好的室溫力學(xué)性能和350℃力學(xué)性能，此外還要求良好的抗中子輻照性能。

背景技術(shù)

目前采用的核反應(yīng)堆主要通過(guò)核裂變反應(yīng)來(lái)獲得能量，在獲得能源的同時(shí)，也存在核泄漏等潛在危險(xiǎn)，此外用于裂變反應(yīng)的鈾資源儲(chǔ)存量也非常有限，一定程度上會(huì)制約該類核電反應(yīng)堆的大批量建設(shè)。隨著人類技術(shù)的進(jìn)步，通過(guò)海水中提煉氘和氚來(lái)進(jìn)行裂變反應(yīng)獲得能源逐步進(jìn)入研究領(lǐng)域，世界上也開(kāi)始進(jìn)行核裂變?cè)囂叫匝芯亢徒ㄔO(shè)工業(yè)性堆型。在核裂變反應(yīng)堆堆型中的磁體支撐結(jié)構(gòu)屬于一個(gè)關(guān)鍵部件，此部件應(yīng)用在77k低溫條件下，對(duì)材料的極限溫度要求為4k。由于是支撐件，需要承壓，還要求材料具有良好的低溫強(qiáng)度，此外還要良好的抗中子輻照性能和無(wú)磁性能。其抗中子輻照性能的滿足主要通過(guò)成分控制來(lái)保證，即通過(guò)控制鈮鉭含量來(lái)保證其良好的抗中子輻照環(huán)境下的應(yīng)力腐蝕，通過(guò)控制中子吸收截面大的元素鈷和硼來(lái)保證該材料組織的穩(wěn)定性和材料的抗失效性。其無(wú)磁性能不僅要求材料在77k靜態(tài)條件下具有無(wú)磁性，還要求在此溫度下承載一定變形量后仍具有無(wú)磁性能。目前能夠使用該類要求的只有316LN等鋼種，該鋼種也為這些年各大鋼廠大力開(kāi)發(fā)的鋼種。

對(duì)于該類鋼種的焊接用材料，焊后焊縫處既要滿足母材的力學(xué)性能，還要滿足使用環(huán)境的要求，即要求焊縫處兼有高的低溫強(qiáng)度、低溫韌性、低溫?zé)o磁性和良好的抗中子輻照性能。目前已有多項(xiàng)專利涉及低溫用奧氏體不銹鋼，主要涉及到低溫船用奧氏體不銹鋼，如專利US4675156公開(kāi)的合金成分為：碳≤0.05％，0.20%<氮<0.70％，硅<1.00%，錳≤25％，13％<鉻<35％，5％<鎳<25％，余為鐵，且（Cr+0.9Mn）≥20%，通過(guò)控制鋁含量來(lái)控制夾雜物；專利特開(kāi)昭60-9862公開(kāi)的成分為：碳≤0.05％，0.20%<氮<0.50％，硅<1.00%，錳≤4.0％，20％<鉻<35％，8％<鎳<25％，余為鐵；這兩個(gè)專利都是通過(guò)提供鉻、錳含量來(lái)增加氮的固溶度而獲得高的低溫屈服強(qiáng)度和較好的低溫沖擊韌性，但在增加強(qiáng)度的同時(shí)也提高了其生產(chǎn)難度，如冶煉過(guò)程中夾雜物難于控制、熱塑性較差，同時(shí)由于不含鉬，其耐點(diǎn)蝕性能也較差。但針對(duì)焊接材料的研究并沒(méi)有報(bào)到。

從對(duì)比專利分析中可以看出，對(duì)比專利都是通過(guò)提高錳、鉻、氮和添加鈮來(lái)提高合金的低溫強(qiáng)度，但在提高強(qiáng)度的同時(shí)并沒(méi)有對(duì)材料的磁性能和抗中子輻照性能進(jìn)行控制。本專利通過(guò)控制和優(yōu)化成分，一方面在保證焊材其低溫韌性的同時(shí)，通過(guò)鈮、鉭和氮復(fù)合強(qiáng)化來(lái)提高其低溫強(qiáng)度，另一方面，控制影響材料中子輻照性能的元素鈮、鉭、鈷和硼含量，此外通過(guò)控制焊材奧氏體中的鐵素體含量和增加奧氏體的組織穩(wěn)定性來(lái)保證其低溫?zé)o磁性能。

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發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種核及奧氏體不銹鋼焊材，特別涉及到這樣的一種奧氏體不銹鋼合金成分，即兼有高的低溫強(qiáng)度、低溫韌性、低溫?zé)o磁性和良好的抗中子輻照性能。

針對(duì)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是在保證其低溫韌性的同時(shí)，通過(guò)鈮鉭和氮復(fù)合強(qiáng)化來(lái)提高其低溫強(qiáng)度，通過(guò)控制影響材料的抗中子輻照性能的元素鈮、鉭、鈷和硼來(lái)保證其良好的抗中子輻照性能，通過(guò)控制奧氏體中的高溫鐵素體含量和增加奧氏體元素的穩(wěn)定性來(lái)保證其低溫?zé)o磁性能，根據(jù)上述原理，從而提出了一種核級(jí)奧氏體不銹鋼焊材的化學(xué)成分(重量百分比)，如下所示：

鉻??18.00～20.00

鎳??12.00～14.00?

鉬??2.00～3.00

氮??0.06～0.15

碳??≤0.03

錳??1.00～2.50

硅??≤1.00

鈮??0.01～0.10

鉭??0.01～0.10

鈷??≤0.10

磷??≤0.03?

硫?≤0.005

硼??≤0.0018