[發明專利]高抗裂鎳基和不銹鋼異種焊接接頭及制備方法

在審

• 申請號: 201811061300.5
• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN108971796A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 朱俊;李小寶;潘鑫
• 申請（專利權）人: 張家港創博金屬科技有限公司
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種高抗裂鎳基和不銹鋼異種焊接接頭及制備方法，以總重量百分比計，焊縫金屬中S≤0.005%，Si≤0.30%，S+P≤0.01%，Cr 28?34%，Mo+Cu≤0.03%，Nb+Ta 0.5?1.5%，Mn 0.4?1.0%，余下為鎳；采用脈沖電流焊接方式，平均電流為120?150A，焊接參數P≤0.15，其中P=(I×V×T)/(D×F)，I為焊接電流（A），V為電源電壓（V），T為焊接速度（mm/s），D為焊絲直徑（mm），F為送絲速度（mm/s），且稀釋率低于35%，該方法可用于核反應堆內不銹鋼的異種金屬焊接。

技術領域

本發明涉及一種高抗裂的異種金屬焊接接頭制備方法，屬于焊接技術領域，特別是涉及鎳基和不銹鋼的異種金屬焊接接頭制備，可有效降低熱裂紋，提高核反應堆內部構件的壽命和安全。

背景技術

核反應堆的內部構件中應用到大量不銹鋼和鎳基合金，其中涉及到很多不銹鋼和低合金鋼，不銹鋼和鎳基合金，以及低合金鋼和鎳基合金之間的異種焊接。異種金屬焊接中，為避免焊接缺陷和裂紋，并提高可焊性，通常采用過渡層金屬、鎳基合金填充方式，以提高焊接接頭質量。

鎳基合金82/182(Ni-18Cr)和52/152(Ni-30Cr)是常用的兩種填充材料，但前者的抗輻射、抗高溫等性能劣于后者，且后者的抗應力腐蝕開裂優異，因而應用更為廣泛。在施工實踐中，Ni30Cr應用于不銹鋼基材的焊接時，熱裂紋傾向大，尤其是在304、308等不銹鋼場合下，不易保證焊接接頭質量，給結構安全帶來隱患。

發明內容

本發明的目的在于提供高抗裂性能、鎳基和不銹鋼的異種金屬焊接接頭制備方法。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

高抗裂鎳基和不銹鋼異種焊接接頭，以總重量百分比計，焊縫金屬中S≤0.005％，Si≤0.30％，S+P≤0.01％，Cr 28-34％，Mo+Cu≤0.03％，Nb+Ta 0.5-1.5％，Mn 0.4-1.0％，Si/S≤100，余下為鎳；

高抗裂鎳基鎳基和不銹鋼異種焊接接頭制備方法，焊接參數P≤0.15，其中P＝(I×V×T)/(D×F)，I為焊接電流(A)，V為電源電壓(V)，T為焊接速度(mm/s)，D為焊絲直徑(mm)，F為送絲速度(mm/s)，且焊接接頭的稀釋率低于35％；

焊縫金屬中化學成分說明如下：

S，一方面是雜質元素，容易引發晶界脆化，增加熱裂紋傾向；另一方面是增加焊接熔池流動性元素，會增加焊接熔池面積，增加稀釋率，從而把不銹鋼基材中的Si等元素引入到焊縫金屬中，從而進一步增加熱裂紋傾向。當其含量控制在0.005％以下時，可有效防止晶界脆化，以及對于焊接熔池和稀釋率的影響。因此，優選含量是≤0.005％。

當其含量≤0.003％時，效果更好。

當其含量≤0.0015％時，效果最好。

Si，一方面會增加焊接熔池的凝固溫度區間，從而增加熱裂紋傾向；另一方面會增加焊接熔池流動性，增加稀釋率，把不銹鋼基材中的Si，P等元素引入到焊接熔池中，進一步增加熱裂紋傾向。當其含量在0.30％以下時，在有效降低凝固溫度區間的同時，也會有效降低稀釋率，從而降低熱裂紋傾向。因此，優選含量0.30％以下。

當其含量≤0.22％時，效果更好。

當其含量≤0.15％時，效果最好。

S+P，在焊接熔池凝固過程中容易引發晶界偏析、誘導熱裂紋發生，因此需要加以控制。當其總量低于0.01％時，可有效控制宏觀偏析，從而降低樹枝晶偏析，有效降低熱裂紋傾向。因此，優選含量≤0.01％。

當其含量≤0.008％時，效果更好。

當其含量≤0.005％時，效果最好。