[發明專利]用于核電閥門密封面強化的無鈷鎳基合金等離子堆焊的焊接方法

在審

• 申請號: 202110323663.7
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN112975084A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 尹少華;孫志強;陳忠兵;魯立;朱平;尚建路;王磊
• 申請（專利權）人: 蘇州熱工研究院有限公司;中國廣核集團有限公司;中國廣核電力股份有限公司
• 主分類號: B23K10/02
• 分類號: B23K10/02;B23K37/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 俞春雷

本發明公開了一種用于核電閥門密封面強化的無鈷鎳基合金等離子堆焊的焊接方法，所述焊接方法為采用等離子弧堆焊工藝進行焊接，所述焊接時的工藝參數如下：預熱溫度350?450℃，引弧電流45?55A，焊接電流150?165A，引弧電壓50?70V，焊接速度60?70mm/min，保護氣體流量0.7?0.8m³/h，送粉氣流量0.05?0.15m³/h，中心氣流量150?160L/h，焊槍擺幅15?25mm，噴距10?12mm。本發明的用于核電閥門密封面強化的無鈷鎳基合金等離子堆焊的焊接方法，能夠滿足核級閥門密封面無鈷合金堆焊層生產工藝的要求。

技術領域

本發明屬于焊接技術領域，具體涉及一種用于核電閥門密封面強化的無鈷鎳基合金等離子堆焊的焊接方法。

背景技術

迄今為止，核閥密封面堆焊材料一般為含鈷合金，如Stellite6或Stellite21等。Stellite鈷基合金具有良好的高溫性能、極好的低摩擦和抗磨損特性、優異的耐熱腐蝕性及耐熱疲勞性能，特別是在熱態下具有優越的耐擦傷性能，因而常用來堆焊臨界或超臨界參數的蒸汽閥門，以及堆焊使用條件比較惡劣，抗磨損、抗腐蝕性能要求較高的閥門密封面。然而，由于鈷基合金價格昂貴，且我國鈷資源缺乏，我國科技工作者一直都在尋求鈷基合金的替代品。另外，對于在核環境下工作的閥門，鈷基合金突顯出一個很大的缺陷：由鈷基合金磨損和腐蝕碎片中的⁵⁹Co受到中子照射后激發將形成⁶⁰Co同位素，⁶⁰Co是半衰期極長的強放射源，在停堆檢修時造成檢修時間的增加和對維修人員的威脅，也會大大增加核燃料屏蔽的難度和成本。

所以隨著第三代核電技術逐漸引進，以及根據法國RCCM標準第IV部分的規定“用于與冷卻劑直接接觸的堆焊填充金屬應規定Co含量，奧氏體-鐵素體不銹鋼：Co≤0.20％，最好不大于0.15％”，對于與反應堆冷卻劑接觸的反應堆壓力邊界內的核級閥門堆焊材料不能采用含鈷金屬，即需要使用無鈷鎳基合金 (Co≤0.20％)，必須采用無鈷合金堆焊技術。

發明內容

有鑒于此，為了克服現有技術的缺陷和達到上述目的，本發明的目的是提供一種用于核電閥門密封面強化的無鈷鎳基合金等離子堆焊的焊接方法。

為了達到上述目的，本發明采用以下的技術方案：

一種用于核電閥門的鎳基合金堆焊的焊接方法，所述焊接方法為采用等離子弧堆焊工藝進行焊接，所述焊接時的工藝參數如下：預熱溫度350-450℃，引弧電流45-55A，焊接電流150-165A，引弧電壓50-70V，焊接速度 60-70mm/min，保護氣體流量0.7-0.8m³/h，送粉氣流量0.05-0.15m³/h，中心氣流量150-160L/h，焊槍擺幅15-25mm，噴距10-12mm。

根據本發明的一些優選實施方面，所述焊接時的工藝參數如下：預熱溫度 400℃，引弧電流50A，焊接電流160A，引弧電壓60V，焊接速度65mm/min，保護氣體流量0.75m³/h，送粉氣流量0.1m³/h，中心氣流量155L/h，焊槍擺幅 22mm，噴距11mm。

根據本發明的一些優選實施方面，所述保護氣體為氬氣。

根據本發明的一些優選實施方面，包括等離子堆焊后的冷卻和回火步驟，所述回火溫度為500-700℃。

根據本發明的一些優選實施方面，所述回火溫度為600-650℃。

根據本發明的一些優選實施方面，所述回火溫度為650℃。

根據本發明的一些優選實施方面，所述鎳基合金包括如下組分：Ni、Fe、 Co、Cr、C、B和Si。