CN103170762A

CN103170762A - 核电20控铬钢专用焊丝

Info

Publication number: CN103170762A
Application number: CN201310025077XA
Authority: CN
Inventors: 李予卫; 钟华; 惠维山; 邓天红; 陈仁华
Original assignee: China General Nuclear Power Corp; China Nuclear Power Engineering Co Ltd
Current assignee: China General Nuclear Power Corp; China Nuclear Power Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2033-01-23
Also published as: CN103170762B

Abstract

本发明公开了一种核电20控铬钢专用焊丝，其具有以下化学成分：C含量0.05~0.1wt%、Si含量0.7~1.0wt%、Mn含量1~1.5wt%、P含量≤0.02wt%、S含量≤0.02wt%、Ni含量≤0.15wt%、Cr含量0.22~0.33wt%、Mo含量≤0.15wt%、Cu含量≤0.4wt%。与现有技术相比，本发明核电20控铬钢专用焊丝熔敷金属的化学成分与20控铬钢比较接近，力学性能也优于现有的CHW-40CNH焊丝或与现有的CHW-40CNH焊丝相当，因此使用其完成的20控铬钢焊缝的抗FAC性能有显著提高，确保了核电站20控铬钢焊缝在运营过程中的质量，对核电机组的安全运行有重要意义。

Description

核电20控铬钢专用焊丝

技术领域

本发明涉及核电20控铬钢专用焊接材料，尤其是一种能够明显降低FAC腐蚀速率的20控铬钢专用焊丝。

背景技术

核电厂的输送管内介质流速高、流量大（约为火电的1.7~1.9倍），会产生因输送蒸汽和水的流动速度较高而导致的“流体加速腐蚀（FAC）”现象，即碳钢管内表面在大量的、高速流动的汽水冲刷下，内壁具有保护功能的氧化膜脱落、变薄，使钢基体变差、年腐蚀率增加的现象。流体加速腐蚀现象严重时可能造成爆管事故，因此需要提高输送管的抗汽水冲蚀性能。

根据现有的研究资料，碳钢中FAC的腐蚀速率取决于介质温度、流速、PH值、电极电位、管材合金元素、热力学等因素，其中，管材合金元素是可以通过选择钢种成分来解决的。经研究表明，在碳钢中增加Cr含量可以明显降低FAC的腐蚀速率，“相对减薄率-钢中Cr%关系”试验结果显示，当碳钢中的Cr含量＞0.04%时，FAC速率迅速下降：管道材质Cr含量在≤0.04%时的腐蚀速度较高，腐蚀速度基本相当，假定为1，随着Cr含量的增加，腐蚀速度逐渐降低；当Cr含量达到0.2%时，腐蚀的相对速度为0.2；当Cr含量达到1%时，腐蚀的相对速度为0.045。20控铬钢就是在此背景下开发的具有较高抗FAC性能的新钢种，其化学成分和力学性能如表1、表2所示。

表1、20控铬钢化学成分表/wt%

表2、20控铬钢力学性能表

20控铬钢的抗FAC用途，要求与其匹配的焊接材料熔敷金属中也具有一定含量的Cr元素成分，以使焊缝金属中也具有一定含量的Cr，这样管道的焊缝金属部分也具有抗FAC能力。由于目前还没有与20控铬钢相匹配的专用焊材，因此核电建设中只能选用化学成分、力学性能与20控铬钢接近的CHW-40CNH焊丝进行20控铬钢的焊接。

CHW-40CNH焊丝是一种耐候钢用焊丝，其化学成分中添加了Ni、Cr、Cu元素，用于腐蚀性大气环境。CHW40CNH焊丝的化学成分、力学性能如表3所示，从表3可以看出，其成分虽然与20控铬钢接近，但仍然有较大差别。在实际焊接施工中也发现，使用CHW-40CNH焊丝焊接20控铬钢时，熔池流动性差，类似于不锈钢焊丝，对焊工操作水平要求较高，不利于提高焊接质量。

表3、CHW-40CNH焊丝化学成分（wt％）、力学性能表

有鉴于此，确有必要提供一种化学成分和力学性能与20控铬钢匹配的专用焊丝。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种化学成分和力学性能与20控铬钢匹配的专用焊丝，以保证核电项目批量化工程建设和后续运营维修的需求。

为了实现上述发明目的，本申请的发明人经潜心研究和实验，发现了一种化学成分最适合用作20控铬钢专用焊丝的材料，据此，提供了一种核电20控铬钢专用焊丝，其是具有以下化学成分的钢丝：C含量0.05~0.1wt%、Si含量0.7~1.0wt%、Mn含量1~1.5wt%、P含量≤0.02wt%、S含量≤0.02wt%、Ni含量≤0.15wt%、Cr含量0.22~0.33wt%、Mo含量≤0.15wt%、Cu含量≤0.4wt%。

作为本发明核电20控铬钢专用焊丝的一种改进，所述焊丝的熔敷金属化学成分为：C含量0.051wt%、Si含量0.76wt%、Mn含量1.06wt%、P含量0.013wt%、S含量0.006wt%、Ni含量0.018wt%、Cr含量0.29wt%、Mo含量0.011wt%、Cu含量0.188wt%。

作为本发明核电20控铬钢专用焊丝的一种改进，所述焊丝的规格为Φ2.4。

作为本发明核电20控铬钢专用焊丝的一种改进，所述焊丝的熔敷金属化学成分为：C含量0.057wt%、Si含量0.72wt%、Mn含量1.09wt%、P含量0.013wt%、S含量0.006wt%、Ni含量0.016wt%、Cr含量0.29wt%、Mo含量0.011wt%、Cu含量0.242wt%。

作为本发明核电20控铬钢专用焊丝的一种改进，所述焊丝的规格为Φ1.0。

与现有技术相比，本发明核电20控铬钢专用焊丝熔敷金属的化学成分与20控铬钢比较接近，力学性能也优于现有的CHW-40CNH焊丝或与现有的CHW-40CNH焊丝相当，因此使用其完成的20控铬钢焊缝的抗FAC性能有显著提高，确保了核电站20控铬钢焊缝在运营过程中的质量，对核电机组的安全运行有重要意义。可见，本发明核电20控铬钢专用焊丝有效解决了目前没有与20控铬钢相匹配的焊接材料问题。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

为了与20控铬钢配合，发明人经多次实验，得出了本发明核电20控铬钢专用焊丝的化学成分、焊丝熔敷金属的化学成分(余量为Fe)以及力学性能设计值，如表4-6所示。

表4、20控铬钢专用焊丝化学成分设计值/wt％

牌号

C

Si

Mn

P

S

Ni

Cr

Mo

Cu

20控铬焊丝

0.05-0.1

0.7-1.0

1-1.5

≤0.02

≤0.15

0.22-0.33

≤0.15

≤0.4

表5、20控铬钢专用焊丝熔敷金属化学成分设计值/wt%

牌号

C

Si

Mn

P

S

Ni

Cr

Mo

Cu

20控铬焊丝

0.05-0.1

0.7-1.0

1-1.5

≤0.02

≤0.15

0.22-0.3

≤0.15

≤0.4

表6、20控铬钢专用焊丝熔敷金属力学性能设计值

生产冶炼时，因本发明核电20控铬钢专用焊丝中硅含量的限制范围相对较窄，所以，钢锭的冶炼有一定难度，后通过选择优质硅铁原料，再添加适当含量的硅铁，达到了增加合金的目的。

对于镀铜工艺而言，因本发明核电20控铬钢专用焊丝含Cr元素，用普通的化学镀铜置换效果较差，焊丝表面镀铜不良，不均匀，后经试验，改用电镀工艺达到了理想效果。

表7、各实施例焊丝熔敷金属化学成分测试结果/wt%

实施例	C	Si	Mn	P	S	Ni	Cr	Mo	Cu
										Φ2.4	0.051	0.76	1.06	0.013	0.006	0.018	0.29	0.011	0.188
Φ1.0	0.057	0.72	1.09	0.013	0.006	0.016	0.29	0.011	0.242

[0032] 表8、各实施例焊丝熔敷金属力学性能测试结果

经测试，根据本发明的设计生产的两种20控铬钢专用焊丝熔敷金属化学成分及力学性能如表7-8所示。从表中数据可以看出，与现有技术相比，本发明核电20控铬钢专用焊丝熔敷金属的化学成分与20控铬钢比较接近，力学性能也优于现有的CHW-40CNH焊丝或与现有的CHW-40CNH焊丝相当，因此使用其完成的20控铬钢焊缝的抗FAC性能有显著提高，确保了核电站20控铬钢焊缝在运营过程中的质量，对核电机组的安全运行有重要意义。可见，本发明核电20控铬钢专用焊丝有效解决了目前没有与20控铬钢相匹配的焊接材料问题。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims

1.一种核电20控铬钢专用焊丝，其特征在于：所述焊丝具有以下化学成分：C含量0.05~0.1wt%、Si含量0.7~1.0wt%、Mn含量1~1.5wt%、P含量≤0.02wt%、S含量≤0.02wt%、Ni含量≤0.15wt%、Cr含量0.22~0.33wt%、Mo含量≤0.15wt%、Cu含量≤0.4wt%。

2.根据权利要求1所述的核电20控铬钢专用焊丝，其特征在于：所述焊丝的熔敷金属化学成分为：C含量0.051wt%、Si含量0.76wt%、Mn含量1.06wt%、P含量0.013wt%、S含量0.006wt%、Ni含量0.018wt%、Cr含量0.29wt%、Mo含量0.011wt%、Cu含量0.188wt%。

3.根据权利要求2所述的核电20控铬钢专用焊丝，其特征在于：所述焊丝的规格为Φ2.4。

4.根据权利要求1所述的核电20控铬钢专用焊丝，其特征在于：所述焊丝的熔敷金属化学成分为：C含量0.057wt%、Si含量0.72wt%、Mn含量1.09wt%、P含量0.013wt%、S含量0.006wt%、Ni含量0.016wt%、Cr含量0.29wt%、Mo含量0.011wt%、Cu含量0.242wt%。

5.根据权利要求4所述的核电20控铬钢专用焊丝，其特征在于：所述焊丝的规格为Φ1.0。