[發明專利]核電站主蒸汽管道現場焊接專用焊條

有效

• 申請號: 201510312541.2
• 申請日: 2015-06-09
• 公開（公告）號: CN105108373B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 朱德才;劉以亮;王東;李予衛;梁健;賈軍輝;彭杰;聶巖;馬力川
• 申請（專利權）人: 中廣核工程有限公司;中國廣核集團有限公司
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/365
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司44202
• 代理人: 王基才,王冬華

技術領域

本發明涉及核電站主蒸汽管道現場焊接專用焊接材料，尤其是一種能夠明顯降低FAC腐蝕速率的專用焊條。

背景技術

核電站核島的二回路主蒸汽輸送管內介質溫度高、流速快、流量大(約為火電的1.7～1.9倍)，會產生因輸送蒸汽和水的流動速度較高而導致的“流體加速腐蝕(FAC)”現象，即碳鋼管內表面在大量的、高速流動的汽水沖刷下，內壁具有保護功能的氧化膜脫落、變薄，使鋼基體變差、年腐蝕率增加的現象。流體加速腐蝕現象嚴重時可能造成爆管事故，因此需要提高輸送管的抗汽水沖蝕性能。

根據現有的研究資料，碳鋼中FAC的腐蝕速率取決于介質溫度、流速、PH 值、電極電位、管材合金元素、熱力學等因素，其中管材合金元素是可以通過選擇鋼種成分來解決的。經研究表明，在碳鋼中加入特定范圍的Cr含量后可以明顯降低FAC的腐蝕速率，“相對減薄率-鋼中Cr％關系”試驗結果顯示，當碳鋼中的Cr含量＞0.04％時，FAC速率迅速下降：管道材質Cr含量在≤0.04％時的腐蝕速度較高，腐蝕速度基本相當，假定為1，隨著Cr含量的增加，腐蝕速度逐漸降低；當Cr含量達到0.2％時，腐蝕的相對速度為0.2；當Cr含量達到 1％時，腐蝕的相對速度為0.045。SA335P11主蒸汽管道就是在此背景下開發的具有較高抗FAC性能的新鋼種，其化學成分和力學性能如表1、表2所示。

表1、SA335P11鋼化學成分表/wt％

表2、SA335P11鋼力學性能表

SA335P11鋼的抗FAC用途，要求與其匹配的焊接材料熔敷金屬中也具有一定含量的Cr元素成分，以使焊縫金屬中也具有一定含量的Cr，這樣管道的焊縫金屬部分也具有抗FAC能力。由于目前還沒有與SA335P11鋼相匹配的專用焊材，因此核電建設中只能選用化學成分、力學性能與SA335P11鋼接近的 E5015焊條進行SA335P11鋼的焊接。

E5015焊條是用于普通20、16Mn鋼焊接的焊條，其化學成分、力學性能如表3所示。從表3可以看出，E5015焊條熔敷金屬中的鉻元素含量極少，不能滿足SA335P11鋼的焊接要求。

表3、E5015焊條化學成分(wt％)、力學性能表

有鑒于此，確有必要提供一種化學成分和力學性能與SA335P11鋼完全匹配的專用焊條。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種化學成分和力學性能與SA335P11主蒸汽管道完全匹配的專用焊條，以保證核電項目批量化工程建設和后續運營維修的需求。

為了實現上述發明目的，發明人經潛心研究和實驗，發現核島主蒸汽管道現場焊接專用焊條熔敷金屬中包括以下元素，且這些元素的含量分別為以下值時效果最佳：C含量≤0.12wt％、Si含量0.5-0.70wt％、Mn含量0.85-1.00wt％、 P含量0.018-0.020wt％、S含量0.014-0.020wt％、Ni含量0.07-0.20wt％、Cr含量 1.20-1.50wt％、Mo含量≤0.3wt％、Cu含量0.025-0.35wt％。

作為本發明核電主蒸汽管道現場焊接專用焊條的一種改進，所述焊條包括芯線和涂在芯線上的藥皮，其芯線為包括以下化學成分的鋼絲：C含量≤ 0.07wt％、Si含量≤0.65wt％、Mn含量0.85-1.00wt％、P含量≤0.020wt％、S含量≤0.020wt％、Ni含量≤0.30wt％、Cr含量≤1.30wt％、Cu含量≤0.020wt％。。

作為本發明核電主蒸汽管道現場焊接專用焊條的一種改進，所述藥皮的配方包括：碳酸鹽30-70wt％、氟化物8-45wt％、硅酸鹽9-22wt％、鐵合金10-35wt％、穩弧劑5-10wt％、粘結劑1-5wt％。

作為本發明核電主蒸汽管道現場焊接專用焊條的一種改進，所述焊條熔敷金屬中包括以下元素，這些元素的含量分別為：C含量0.080wt％、Si含量0.50wt％、Mn含量0.85wt％、P含量0.020wt％、S含量0.015wt％、Ni含量0.070wt％、 Cr含量1.39wt％、Cu含量0.036wt％、V含量0.008wt％、Al含量0.001wt％、 Mo含量不超過0.28wt％。