CN103722306A

CN103722306A - 一种核级非强辐照区低合金钢焊条及其制造方法

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Publication number: CN103722306A
Application number: CN201310681944.5A
Authority: CN
Inventors: 黄义芳; 陈维富; 郭栖利; 王淦刚; 匡艳军; 邱振生; 杨春乐; 邓小云; 赵建仓; 朱平
Original assignee: SICHUAN ATLANTIC CHINA WELDING CONSUMABLES Inc; China Nuclear Power Engineering Co Ltd; Suzhou Nuclear Power Research Institute Co Ltd
Current assignee: SICHUAN ATLANTIC CHINA WELDING CONSUMABLES Inc; China Nuclear Power Engineering Co Ltd; Suzhou Nuclear Power Research Institute Co Ltd
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2033-12-12
Also published as: CN103722306B

Abstract

本发明涉及一种核级焊接材料领域技术，尤其公开了一种核级非强辐照区低合金钢焊条，其焊条熔敷金属化学成分为（wt%）：C≤0.1wt%、Mn1.10-1.80wt%、Si0.15-0.45wt%、S≤0.010wt%、P≤0.010wt%、Ni0.80-1.20wt%、Cr≤0.30wt%、Mo0.25-0.65wt%、Fe.90-98wt%，余量为杂质，此焊条主要用于核电非强辐照区低合金钢材料的焊接。还公开了此种焊条的制作方法，按照本发明的技术方案的焊条制作方法得到的上述焊条，焊缝成型美观，焊道高度适中，焊缝侵润角适中，熔敷金属理化性能适中。

Description

一种核级非强辐照区低合金钢焊条及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种核级焊接材料领域技术，尤其一种核级非强辐照区低合金钢焊条，主要用于核电非强辐照区低合金钢材料的焊接，还涉及此种焊条的制作方法。

背景技术

核电作为目前经济有效且被真正实现商业化利用的新型替代能源，其发展潜力毋容置疑。

总结核电在中国30余年正反经验，2003年根据全国能源电力平衡和改善能源结构的需要，国家计委提出加快发展核电的设想，立即得到国务院的肯定及相关部门的支持。

2007年11月，国务院常务会议正式批准我国首部《核电中长期发展规划》。此后，依照能源发展需求，原定2020年核电装机占电力总容量的4％，将调整为5～6％。

2008年政府机构改革中，正式将核电管理职能由国防科工委划归国家能源局，从体制上确立了核电的能源属性，改善了我国和平利用核能的环境和外交形象。

中国核电发展方针为：以我为主，中外合作，采用世界先进技术，统一技术路线，积极推进核电建设。

统一核电技术路线为：通过引进世界先进技术，消化、吸收、再创新，形成具有中国自主知识产权、与国际接轨的核电技术及标准体系。

明确三代核电“三步走”战略目标

第一步：外方为主，我方全面参与。建成自主化依托项目--首批4台AP1000核电机组。

第二步：以我为主，外方支持。完成AP1000自主化标准设计，建设首批内核电站，全面实现AP1000技术的吸收和消化过程。

第三步：全面完成自主设计创新，开发具有中国自主知识产权的大型先进压水堆核电技术，并在2017年建成示范机组。

第三代核电技术吸取了世界上二代核电技术一万余堆年的运行经验，充分使用几十年来的科技进步成果，按照新的安全法规设计，把严重事故作为设计基准，考虑了安全壳对严重事故的负载，系统已经过严格验证和审评。

在核电技术迅速发展的今日，安全壳的密闭焊接就显得尤为重要急需一种核级非强辐照区低合金钢的焊条。

本焊条的成功发明对于第三代核电技术国产化项目具有重要意义，并且本项目也是国家能源应用技术研究与工程示范资助项目，满足“核级焊接材料国产化及应用研究”项目低合金钢焊条的技术条件。

发明内容

本发明针对现有技术中的需求，提供了一种核级非强辐照区低合金钢的焊条。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种核级非强辐照区低合金钢焊条，焊条熔敷金属化学成分为（wt%）：C≤0.1wt%、Mn1.10-1.80wt%、Si0.15-0.45wt%、S≤0.010wt%、P≤0.010wt%、Ni0.80-1.20wt%、Cr≤0.30wt%、Mo0.25-0.65wt%、Fe.90-98wt%，余量为杂质。

焊缝熔敷金属在以下两种状态下：595℃-625℃，保温1小时，或者在595℃-625℃，保温16小时的情况下，焊缝熔敷金属力学性能均能达到如下：室温抗拉强度Rm（Mpa）：620-700，室温屈服强Rp0.2（MPa）：≥485，室温伸长率A(%)：≥20，350℃屈服强度Rp0.2（MPa）：≥405，0℃冲击功KV(J)：单值≥80、平均值≥112，-30℃冲击功KV(J)：单值≥28、平均值≥40，上平台冲击吸收能量KV(J)（塑性断裂百分率为100%时）：≥130，RTNDT/℃：≤-30。

本发明焊条的制造方法，以焊芯1000g为基准，将药皮各组分重量为（g）：大理石：200～300、萤石：200～350、金红石：50～70、纯碱：4.5～7.0、锆英砂：5～10、铁粉：300～400、硅微粉：50～100，将各成分的粉料按上述比例混合均匀后，加入粉料总量的20-30%的粘结剂搅拌混合均匀，送入条压机内将其裹覆于焊芯上，再经烘焙，即成。

作为优选，将混合均匀的物料送入条压机内将其裹覆于焊芯上，再经低温80～100℃烘焙2～3小时及高温380～400℃烘焙1.5～2小时，即成。

作为优选，所述药皮组分的技术要求为：大理石：CaCO₃≥96%、S≤0.03%、P≤0.03%，颗粒度要求为：-30目：100%、-40目：≥97%、-170目：≤70%；萤石：CaF₂≥96%、SiO₂≤3.0%、C≤0.08%、S≤0.03%、P≤0.03%，颗粒度要求为：-30目：100%、-40目：≥97%、-170目：≤70%；金红石：TiO₂≥96%、S≤0.03%、P≤0.03%，粒度要求为：-40目：≥100%、-160目：≤30%；纯碱：Na₂CO₃≥99%、NaCl≤0.70%，锆英砂：ZrO₂≥60%、SiO₂≤32%、S≤0.03%、P≤0.09%，颗粒度要求为：-40目：100%、-160目：≤50%。

其中，焊条中使用大理石，在电弧热的作用下分解成CaO和CO₂是焊条制造中及常用的建渣造气材料，提高熔渣碱度，稳定电弧增大熔渣与金属界面张力和表面张力，改善脱渣，并有较好的脱S能力。

萤石可以调整熔渣的熔点个粘度，增加溶者的流动性，改善熔渣的物理性能对焊缝成型、脱渣等起关键作用，也是降低焊缝中扩散氢的主要材料，但因氟的存在，会造成电弧不稳定，并产生有毒气体，应该合理控制比列。

金红石在焊条中的作用主要是建渣、稳弧，在本发明中，加入金红石，对焊缝成形有关键作用。

纯碱的加入是为了改善焊条的压涂性能。

这些技术方案，可以相互组合或者结合，从而达到更好的技术效果。

按照本发明的技术方案的焊条制作方法得到的上述焊条，性能优良，焊条表面光滑，成品率高，偏心稳定；直流反接焊接时电弧稳定、基本无飞溅，脱渣性良好，焊条操作性能优异，全位置焊接性能优良；焊缝成型美观，焊道高度适中，焊缝侵润角适中，熔敷金属理化性能适中。焊接时电弧稳定、飞溅小、脱渣好，成型好，全位置操作性能好。所提供的焊条主要用于核电工业，焊缝熔敷金属化学成分控制严格，特别是Sb、Sn、As、B、S、P等有害杂质元素控制极低。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1

本发明焊条采用的药皮以碳酸盐、氟化物和硅酸盐为主，同时添加少量的含二氧化钛原材料和改善压涂物质。

选择如下含量的药皮材料：大理石：CaCO₃≥96%、S≤0.03%、P≤0.03%，颗粒度要求为：-30目：100%、-40目：≥97%、-170目：≤70%；萤石：CaF₂≥96%、SiO₂≤3.0%、C≤0.08%、S≤0.03%、P≤0.03%，颗粒度要求为：-30目：100%、-40目：≥97%、-170目：≤70%；金红石：TiO₂≥96%、S≤0.03%、P≤0.03%，粒度要求为：-40目：≥100%、-160目：≤30%；纯碱：Na₂CO₃≥99%、NaCl≤0.70%，锆英砂：ZrO₂≥60%、SiO₂≤32%、S≤0.03%、P≤0.09%，颗粒度要求为：-40目：100%、-160目：≤50%。

本实施例当焊芯为1000g时，焊条需要上述各种药皮重量为（g）：大理石200g、萤石350g、金红石50g、纯碱5g、锆英砂10g、铁粉320g、硅微粉60g、特殊混合粉3g。

将上述粉料混合均匀后，加入浓度为43°的钾钠水玻璃250g搅拌混合均匀，送入条压机内按常规方法将其裹覆于特殊焊芯上，再经低温88℃烘焙2小时、高温380℃烘焙1.5小时，即成。

本实施例所得焊条（直流反接焊接）进行焊接试验，电弧稳定、基本无飞溅、脱渣性能好，焊缝成形美观。

焊条熔敷金属化学成分为：C：0.060wt%、Mn：1.32wt%、Si：0.18wt%、S：0.004wt%、P：0.005wt%、Ni：0.92wt%、Cr：0.20wt%、Mo：0.60wt%。

焊条熔敷金属力学性能为：

表1焊条熔敷金属力学性能

上平台冲击吸收能量KV(J)（塑性断裂百分率为100%时）：159

RTNDT/℃：-50

实施例2

本实验实施例焊芯与选择药皮材料与实施例一相同，当焊芯为1000g时，焊条需要各种药皮重量为（g）：大理石250g、萤石300g、金红石70g、纯碱6g、锆英砂5g、铁粉390g、硅微粉80g、特殊混合粉4g。

本实施例所得焊条（直流反接焊接）进行焊接试验，电弧稳定、基本无飞溅、脱渣性能好，焊缝成形美观，

焊条熔敷金属化学成分为：C：0.068wt%、Mn：1.41wt%、Si：0.21wt%、S：0.003wt%、P：0.006wt%、Ni：1.02wt%、Cr：0.15wt%、Mo：0.52wt%。

焊条熔敷金属力学性能为：

表2焊条熔敷金属力学性能

上平台冲击吸收能量KV(J)（塑性断裂百分率为100%时）：178

RTNDT/℃：-40

实施例3

本实验实施例焊芯与选择药皮材料与实施例一相同，当焊芯为1000g时，焊条需要各种药皮重量为（g）：大理石290g、萤石220g、金红石65g、纯碱6.5g、锆英砂9g、铁粉370g、硅微粉70g、特殊混合粉4.5g。

焊条熔敷金属化学成分为：C：0.065wt%、Mn：1.38wt%、Si：0.23wt%、S：0.004wt%、P：0.007wt%、Ni：1.08wt%、Cr：0.10wt%、Mo：0.54wt%。

焊条熔敷金属力学性能为：

表3焊条熔敷金属力学性能

上平台冲击吸收能量KV(J)（塑性断裂百分率为100%时）：165

RTNDT/℃：-45

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims

1.一种核级非强辐照区低合金钢焊条，其特征在于：焊条熔敷金属化学成分为（wt%）：C≤0.1wt%、Mn1.10-1.80wt%、Si0.15-0.45wt%、S≤0.010wt%、P≤0.010wt%、Ni0.80-1.20wt%、Cr≤0.30wt%、Mo0.25-0.65wt%、Fe90-98wt%，余量为杂质。

2.根据权利要求1所述的焊条，其特征在于：焊缝熔敷金属在以下两种状态下：595℃-625℃，保温1小时，或者在595℃-625℃，保温16小时的情况下，焊缝熔敷金属力学性能均能达到如下：室温抗拉强度Rm（Mpa）：620-700，室温屈服强Rp0.2（MPa）：≥485，室温伸长率A(%)：≥20，350℃屈服强度Rp0.2（MPa）：≥405，0℃冲击功KV(J)：单值≥80、平均值≥112，-30℃冲击功KV(J)：单值≥28、平均值≥40，上平台冲击吸收能量KV(J)（塑性断裂百分率为100%时）：≥130，RTNDT/℃：≤-30。

3.一种上述任一焊条的制造方法，其特征在于：以焊芯1000g为基准，将药皮各组分重量为（g）：大理石：200～300、萤石：200～350、金红石：50～70、纯碱：4.5～7.0、锆英砂：5～10、铁粉：300～400、硅微粉：50～100，将各成分的粉料按上述比例混合均匀后，加入粉料总量的20-30%的粘结剂搅拌混合均匀，送入条压机内将其裹覆于焊芯上，再经烘焙，即成。

4.根据权利要求3所述的焊条制造方法，其特征在于：将混合均匀的物料送入条压机内将其裹覆于焊芯上，再经低温80～100℃烘焙2～3小时及高温380～400℃烘焙1.5～2小时。

5.根据权利要求3所述的焊条制造方法，其特征在于：所述药皮组分的技术要求为：大理石：CaCO₃≥96%、S≤0.03%、P≤0.03%，颗粒度要求为：-30目：100%、-40目：≥97%、-170目：≤70%；萤石：CaF₂≥96%、SiO₂≤3.0%、C≤0.08%、S≤0.03%、P≤0.03%，颗粒度要求为：-30目：100%、-40目：≥97%、-170目：≤70%；金红石：TiO₂≥96%、S≤0.03%、P≤0.03%，粒度要求为：-40目：≥100%、-160目：≤30%；纯碱：Na₂CO₃≥99%、NaCl≤0.70%，锆英砂：ZrO₂≥60%、SiO₂≤32%、S≤0.03%、P≤0.09%，颗粒度要求为：-40目：100%、-160目：≤50%。