CN104772576A - 提高350℃高温抗拉强度的308l埋弧焊焊丝 - Google Patents

提高350℃高温抗拉强度的308l埋弧焊焊丝 Download PDF

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Abstract

提高350℃高温抗拉强度的308L埋弧焊焊丝。目前我国正在进行三代核电设备国产化，对相关技术和材料提出新的更高的要求。本发明组成包括碳、硅、锰、硫、磷、铬、镍、钼、钴、氮、铁，碳的重量份数为0.01~0.03，硅的重量份数为0.1~0.65，锰的重量份数为1.0~2.5、硫的重量份数为0.001~0.01、磷的重量份数为0.001~0.025、铬的重量份数为19.5~22.0、镍的重量份数为9.0~11.0、钼的重量份数为0.1~0.5、钴的重量份数为0.001~0.05、氮的重量份数为0.08~0.15，其余为铁及不可避免杂质元素。本发明焊丝主要用于核电站堆内构件吊篮筒体焊接及其他材料焊接。

Description

提高350℃高温抗拉强度的308L埋弧焊焊丝
技术领域：
本发明涉及一种提高350℃高温抗拉强度的308L埋弧焊焊丝，该材料属于不锈钢焊接材料领域，特别涉及一种核电设备材料其高温抗拉强度稳定达到了新一代核电设备用材料技术要求。
背景技术：
目前我国正在进行三代核电设备国产化，对相关技术和材料提出新的更高的要求。例如，对于堆内构件吊篮筒体用埋弧焊焊材熔敷金属350℃高温拉伸强度提出明确要求。对于此类焊材，三代核电之前的CPR1000和EPR等堆型350℃拉伸性能仅要求R p0.2 ≥125MPa，而未对抗拉强度提出要求。
堆内构件吊篮筒体焊接用埋弧焊焊材为ER308L+配套焊剂。其中ER308L焊丝符合AWS A5.9 ER308L等标准的要求。三代核电要求堆内构件吊篮筒体用ER308L埋弧焊焊材熔敷金属350℃拉伸性能为：R m ≥395MPa,R p0.2 ≥125MPa。采用一种符合AWS A5.9 ER308L要求的焊丝作为本发明焊丝的对比例。该对比例焊丝试验结果表明，其熔敷金属350℃抗拉强度为370MPa，不能满足三代核电要求。
发明内容：
本发明的目的是提供一种提高350℃高温抗拉强度的308L埋弧焊焊丝。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种提高350℃高温抗拉强度的308L埋弧焊焊丝，其组成包括：碳、硅、锰、硫、磷、铬、镍、钼、钴、氮、铁，所述的碳的重量份数为0.01~0.03、所述的硅的重量份数为0.1~0.65、所述的锰的重量份数为1.0~2.5、所述的硫的重量份数为0.001~0.01、所述的磷的重量份数为0.001~0.025、所述的铬的重量份数为19.5~22.0、所述的镍的重量份数为9.0~11.0、所述的钼的重量份数为0.1~0.5、所述的钴的重量份数为0.001~0.05、所述的氮的重量份数为0.08~0.15，其余为铁及不可避免杂质元素。
所述的提高350℃高温抗拉强度的308L埋弧焊焊丝，所述的碳的重量份数为0.01、所述的硅的重量份数为0.1、所述的锰的重量份数为1.0、所述的硫的重量份数为0.001、所述的磷的重量份数为0.001、所述的铬的重量份数为19.5、所述的镍的重量份数为9.0、所述的钼的重量份数为0.1、所述的钴的重量份数为0.001所述的氮的重量份数为0.08，其余为铁及不可避免杂质元素。
所述的提高350℃高温抗拉强度的308L埋弧焊焊丝，所述的碳的重量份数为0.02、所述的硅的重量份数为0.30、所述的锰的重量份数为1.80、所述的硫的重量份数为0.005、所述的磷的重量份数为0.021、所述的铬的重量份数为21.0、所述的镍的重量份数为10.0、所述的钼的重量份数为0.3、所述的钴的重量份数为0.01、所述的氮的重量份数为0.10，其余为铁及不可避免杂质元素。
所述的提高350℃高温抗拉强度的308L埋弧焊焊丝，所述的碳的重量份数为0.03、所述的硅的重量份数为0.65、所述的锰的重量份数为2.5、所述的硫的重量份数为0.01、所述的磷的重量份数为0.025、所述的铬的重量份数为22.0、所述的镍的重量份数为11.0、所述的钼的重量份数为0.5、所述的钴的重量份数为0.05、所述的氮的重量份数为0.15，其余为铁及不可避免杂质元素。
本发明的有益效果：
1. 本发明焊丝氮含量为0.08-0.15%，其埋弧焊熔敷金属350℃高温强度能稳定达到395MPa，现有标准的308L焊丝对氮元素含量无要求，通常氮含量小于0.05%，其埋弧焊熔敷金属350℃高温强度不能稳定达到395MPa。
本发明为了解决上述现有不锈钢埋弧焊焊丝熔敷金属350℃高温抗拉强度不能满足三代核电国产化技术要求的问题，研制了一种新型的308L埋弧焊焊丝，该新型焊丝配合相应的焊剂焊接的熔敷金属力学性能，特别是350℃高温抗拉强度能满足三代核电国产化技术要求。
本发明随着氮含量的增大熔敷金属350℃抗拉强度升高，氮含量0.077%和0.093%对应熔敷金属350℃抗拉强度为412MPa和420MPa，均满足三代核电国产化技术要求，氮含量控制0.08%-0.15%能保证稳定达到三代核电国产化技术要求，且有合适余量。
具体实施方式：
实施例1：
一种提高350℃高温抗拉强度的308L埋弧焊焊丝，其组成包括：碳、硅、锰、硫、磷、铬、镍、钼、钴、氮、铁，所述的碳的重量份数为0.01~0.03，所述的硅的重量份数为0.1~0.65，所述的锰的重量份数为1.0~2.5、所述的硫的重量份数为0.001~0.01、所述的磷的重量份数为0.001~0.025、所述的铬的重量份数为19.5~22.0、所述的镍的重量份数为9.0~11.0、所述的钼的重量份数为0.1~0.5、所述的钴的重量份数为0.001~0.05、所述的氮的重量份数为0.08~0.15，其余为铁及不可避免杂质元素。
实施例2：
根据实施例1所述的提高350℃高温抗拉强度的308L埋弧焊焊丝，所述的碳的重量份数为0.01、所述的硅的重量份数为0.1、所述的锰的重量份数为1.0、所述的硫的重量份数为0.001、所述的磷的重量份数为0.001、所述的铬的重量份数为19.5、所述的镍的重量份数为9.0、所述的钼的重量份数为0.1、所述的钴的重量份数为0.001所述的氮的重量份数为0.08，其余为铁及不可避免杂质元素。
实施例3：
根据实施例1或2所述的提高350℃高温抗拉强度的308L埋弧焊焊丝，所述的碳的重量份数为0.02、所述的硅的重量份数为0.30、所述的锰的重量份数为1.80、所述的硫的重量份数为0.005、所述的磷的重量份数为0.021、所述的铬的重量份数为21.0、所述的镍的重量份数为10.0、所述的钼的重量份数为0.3、所述的钴的重量份数为0.01、所述的氮的重量份数为0.10，其余为铁及不可避免杂质元素。
实施例4：
根据实施例1或2或3所述的提高350℃高温抗拉强度的308L埋弧焊焊丝，所述的碳的重量份数为0.03，所述的硅的重量份数为0.65，所述的锰的重量份数为2.5、所述的硫的重量份数为0.01、所述的磷的重量份数为0.025、所述的铬的重量份数为22.0、所述的镍的重量份数为11.0、所述的钼的重量份数为0.5、所述的钴的重量份数为0.05、所述的氮的重量份数为0.15，其余为铁及不可避免杂质元素。
实施例5：
为了表征本发明焊丝氮含量提高熔敷金属350℃抗拉强度的结论，采用二个对比例和一个发明例做对比试验，对比例焊丝的化学成分和力学性能满足现有AWS A5.9等标准的要求，而发明例焊丝能满足三代核电国产化技术要求。
试验3种焊丝的规格均为4.0mm，配套焊剂为SJ601H烧结焊剂。试验焊接工艺参数为：焊接电流480-520A,电弧电压30V，焊接速度500mm/min,层道间温度小于150℃.分别测量了3种焊丝熔敷金属350℃高温拉伸性能。
表1为三种焊丝的主要化学成分及其含量
表2为三种焊丝熔敷金属350℃拉伸性能
由表1可见，三种焊丝氮含量依次增高，除氮元素以外其他合金元素百分比含量相差不大。
表2数据清楚表明，随着氮含量的增大熔敷金属350℃抗拉强度升高，氮含量0.077%和0.093%对应熔敷金属350℃抗拉强度为412MPa和420MPa，均满足三代核电国产化技术要求。
实施例6：
本发明中焊丝氮含量控制是其提高熔敷金属350℃高温抗拉强度的主要原因，本发明要求氮含量应该控制在0.08-0.15%。当焊丝氮含量低于0.08%时，熔敷金属350℃高温抗拉强度不能达到技术条件要求的395MPa；而过高的氮含量，会带来其他问题，如氮含量超过0.15%，由于室温时氮在钢中溶解度会大幅减小，在焊接过程中液体金属快速冷却，不能溶解的氮会以气体的形式排出不及时，易形成气孔等焊接缺陷，氮含量越高形成气孔的几率越大；另外，氮含量过高会造成铁素体含量偏低，从而增加奥氏体不锈钢焊接热裂纹的敏感性。

Claims (4)

1.一种提高350℃高温抗拉强度的308L埋弧焊焊丝，其组成包括：碳、硅、锰、硫、磷、铬、镍、钼、钴、氮、铁，其特征是：所述的碳的重量份数为0.01~0.03、所述的硅的重量份数为0.1~0.65、所述的锰的重量份数为1.0~2.5、所述的硫的重量份数为0.001~0.01、所述的磷的重量份数为0.001~0.025、所述的铬的重量份数为19.5~22.0、所述的镍的重量份数为9.0~11.0、所述的钼的重量份数为0.1~0.5、所述的钴的重量份数为0.001~0.05、所述的氮的重量份数为0.08~0.15，其余为铁及不可避免杂质元素。
2.根据权利要求1所述的提高350℃高温抗拉强度的308L埋弧焊焊丝，其特征是：所述的碳的重量份数为0.01、所述的硅的重量份数为0.1、所述的锰的重量份数为1.0、所述的硫的重量份数为0.001、所述的磷的重量份数为0.001、所述的铬的重量份数为19.5、所述的镍的重量份数为9.0、所述的钼的重量份数为0.1、所述的钴的重量份数为0.001所述的氮的重量份数为0.08，其余为铁及不可避免杂质元素。
3.根据权利要求1或2所述的提高350℃高温抗拉强度的308L埋弧焊焊丝，其特征是：所述的碳的重量份数为0.02、所述的硅的重量份数为0.30、所述的锰的重量份数为1.80、所述的硫的重量份数为0.005、所述的磷的重量份数为0.021、所述的铬的重量份数为21.0、所述的镍的重量份数为10.0、所述的钼的重量份数为0.3、所述的钴的重量份数为0.01、所述的氮的重量份数为0.10，其余为铁及不可避免杂质元素。
4.根据权利要求1或2或3所述的提高350℃高温抗拉强度的308L埋弧焊焊丝，其特征是：所述的碳的重量份数为0.03、所述的硅的重量份数为0.65、所述的锰的重量份数为2.5、所述的硫的重量份数为0.01、所述的磷的重量份数为0.025、所述的铬的重量份数为22.0、所述的镍的重量份数为11.0、所述的钼的重量份数为0.5、所述的钴的重量份数为0.05、所述的氮的重量份数为0.15，其余为铁及不可避免杂质元素。
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