[發明專利]一種蒸汽發生器手孔端止裂降裂的焊材金屬及其制備方法

在審

• 申請號: 202011106780.X
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112226650A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 楊二娟;劉福廣;劉剛;李勇;韓天鵬;王艷松;張周博;楊蘭
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;B23K35/30;B23K35/40;C22C1/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種蒸汽發生器手孔端止裂降裂的焊材金屬及其制備方法，該焊材金屬按質量百分比計，包括以下成分：C0.03％，Fe 1.2％，Mn0.5％，Nb 1.8％，Si 0.25％，Mo 2.3％，Cr 25％，Ti 0.5～0.7％，其余為Ni。將將原料按照配比稱量后，加入電弧熔煉爐。熔煉爐抽真空，并采用氬氣反復抽—充4次，熔煉氬氣壓力為2×10³Pa。電弧反復熔煉4次。最后金屬混合液在惰性氣氛中冷卻至100℃以下取出。本發明通過調整合金元素種類與含量，并添加少量Ti元素，從而制備出能堆焊低裂紋敏感性的蒸汽發生器手孔端，有效提升蒸汽發生器手孔端服役壽命。

技術領域

本發明屬于焊接技術領域，具體涉及一種蒸汽發生器手孔端止裂降裂的焊材金屬及其制備方法。

背景技術

核電廠中壓力容器內堆芯(核燃料)發生核反應，加熱一回路的水，一回路的水通過蒸汽發生器加熱二回路的水，使二回路的水變為蒸汽，推動汽輪機轉動，從而發電。因此，蒸汽發生器具有熱量交換，能量傳遞的作用。另外，蒸汽發生器熱量還具有防止一回路放射性擴散到二回路，屬于核電廠核輻射3道縱深防御的第二道屏障。通常，手孔材質為SA508，堆焊層為Inconel 152鎳基焊材，采用焊條電弧焊進行堆焊，在裝配過程中采用焊條電弧焊進行了封焊。然而，這工藝下蒸汽發生器孔端經常會出現密集的徑向裂紋，嚴重威脅電廠設備安全運行，是目前核電廠急需解決的難題之一。

80年代開始采用Inconel 690作為傳熱管材料，并采用Inconel 52焊材進行堆焊及焊接，可有效避免晶間應力腐蝕裂紋的產生，但是，但是這些合金在高拘束焊接件中易產生高溫失塑裂紋。在對52焊材高溫失塑裂紋敏感性研究的基礎上，對52焊材進行了一系列的改造，譬如52M、52MS。其中52M與52相比增加了提高抵抗高溫失塑裂紋的能力的B、Nb和Zr，減少了易形成氧化物浮渣的Al和Ti的含量，其抗高溫失塑裂紋能力稍有提高。52MS只是在52M的基礎上增加了一道焊絲表面清潔的工序，對高溫失塑裂紋影響不大。因此，急需進一步改進焊材成分，制備出更低裂紋敏感性的焊材。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種蒸汽發生器手孔端止裂降裂的焊材金屬及其制備方法，顯著降低了手孔端高溫失塑裂紋等裂紋的數量。

本發明通過以下技術方案來實現：

一種蒸汽發生器手孔端止裂降裂的焊材金屬，按質量百分比計，包括以下成分：C0.03％，Fe 1.2％，Mn0.5％，Nb 1.8％，Si 0.25％，Mo 2.3％，Cr 25％，Ti 0.5～0.8％，其余為Ni。

所述的蒸汽發生器手孔端止裂降裂的焊材金屬的制備方法，包括以下步驟：

(1)將原料按照配比稱量后，加入電弧熔煉爐；

(2)電弧熔煉爐抽真空，并采用惰性氣體反復抽—充4次，最后在電弧熔煉爐內充一定壓力的惰性氣體，惰性氣體壓力為2×10³Pa；

(2)電弧熔煉爐反復熔煉4次；

(3)金屬混合液在惰性氣氛中冷卻至100℃以下取出。

優選的，步驟(2)中，所述惰性氣體為99.999％的氬氣。

優選的，步驟(2)中，填充惰性氣體的目的為抑制Mn等金屬揮發。

與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：

本發明通過添加合適的合金元素種類以及配比，并添加少量Ti元素，從而制備出能有效抑制高溫失塑裂紋的焊材金屬，提升蒸汽發生器手孔端服役年限。

附圖說明

圖1為本發明實施例2模擬件組織結構

具體實施方式