CN105618956A - 一种核电20控铬钢专用焊条的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于焊接材料技术领域，具体公开了一种核电20控铬钢专用焊条的生产方法，具体步骤：1)粘结剂的配置；2)药皮的预处理；3)焊条的制备。本发明的技术优点在于：1)本发明药皮成分中选用的纳米氮化铝，能够起到细化晶粒的作用，提高了焊接金属的高温硬度和金相组织稳定性。2)本发明的芯线成分中添加了微量稀土元素，提高了焊接处的抗裂性和耐冲击韧性。3)本发明制备的粘结剂具有较好的耐高低温性，芯粉在焊接过程中不易滑落，且能加快芯粉的熔化速度，有效保障焊接施工的正常进行。4)本发明在该原有专利的基础上，通过合理的配方设计，优化了焊条芯线的含铬量，加入了稀土元素，制备出更为理想的焊条，满足20控铬钢的焊接要求。

Description

一种核电20控铬钢专用焊条的生产方法
技术领域
本发明属于焊接材料技术领域，具体公开了一种核电20控铬钢专用焊条的生产方法。
背景技术
核电厂的输送管内介质流速高、流量大，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。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。
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。
专利ZL201310025106.2公开了一种核电20控铬钢专用焊条，该专用焊条熔敷金属的化学成分与核电20控铬钢比较接近，力学性能也优于现有的E5015焊条或与现有的E5015焊条相当，使用其完成的20控铬钢焊缝的抗FAC性能有显著提高，但其并没有公开该核电20控铬钢专用焊条的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种核电20控铬钢专用焊条的生产方法，使得流体输送管道的焊缝部分不仅具有较好的抗汽水冲蚀性能，还具有较高的抗冲击韧性和抗疲劳性能。
为了实现本发明目的而采用的技术方案为：一种核电20控铬钢专用焊条的生产方法，具体方法步骤为：
1)粘结剂的配置
按质量份数计，将羧甲基纤维素钠5～15份、水玻璃20～40份、硬脂酸钠10～20份、凹凸棒土30～55份，混合均匀制得粘结剂，备用；
2)药皮的预处理
将大理石20～55份、萤石10～30份、硅酸盐5～20份、高碳铬铁10～30份、钛白粉5～10份、纳米氮化铝1～3份、混合稀土2～4份、粘结剂1～5份，混合均匀，然后转移至烧结炉中进行高温烘焙，最后进行机械破碎，备用；
3)焊条的制备
最后将预处理过的药皮和芯线再涂压机中制备成焊条，控制温度在380～400℃，保温1～2小时即可。
优选的，以质量分数表示，本发明所述芯线组成成分及含量为：C≤0.09％、Si≤0.03％、Mn0.35-0.55％、P≤0.005％、S≤0.005％、Ni≤0.30％、Cr0.15-0.18％、Cu≤0.020％、Ti≤0.20％、Mg≤0.05％，余量为F。
更优选的，以质量分数表示，本发明所述芯线组成成分及含量为：C0.075％、Si0.02％、Mn0.42％、P0.003％、S0.003％、Ni0.26％、Cr0.17％、Cu0.012％、Ti0.20％、Mg0.05％，余量为Fe。
进一步优选的，本发明所述的高碳铬铁的成分以质量比计Cr不小于60％，C6～10％，Si≤3％，S≤0.01％，P≤0.01％，余量为Fe。
本发明采用的混合稀土为：按质量分数计，氧化钇10～30％、氧化铈40～60％、氧化镧25～40％。
本发明的技术优点在于：1)本发明药皮成分中选用的纳米氮化铝，能够起到细化晶粒的作用，提高了焊接金属的高温硬度和金相组织稳定性。2)本发明的芯线成分中添加了微量稀土元素，提高了焊接处的抗裂性和耐冲击韧性。3)本发明制备的粘结剂具有较好的耐高低温性，芯粉在焊接过程中不易滑落，且能加快芯粉的熔化速度，有效保障焊接施工的正常进行。4)本发明在该原有专利的基础上，通过合理的配方设计，优化了焊条芯线的含铬量，加入了稀土元素，制备出更为理想的焊条，满足20控铬钢的焊接要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步地描述。
本发明一种核电20控铬钢专用焊条的生产方法，包括步骤：1)粘结剂的配置；2)药皮的预处理；3)焊条的制备。
在粘结剂的配置步骤中，将各组分混合均匀即可，各组分按质量份数计，羧甲基纤维素钠5～15份、水玻璃20～40份、硬脂酸钠10～20份、凹凸棒土30～55份；
在药皮的预处理步骤中，具体的是将各原料先混合均匀，然后转移至烧结炉中进行高温烘焙，最后再进行机械破碎，各原料按质量份数计，大理石20～55份、萤石10～30份、硅酸盐5～20份、高碳铬铁10～30份、钛白粉5～10份、纳米氮化铝1～3份、混合稀土2～4份、粘结剂1～5份。
在焊条的制备步骤中，将预处理过的药皮和芯线再涂压机中制备成焊条，控制温度在380～400℃，保温1～2小时即可。其中芯线的组成成分为，以质量分数计，C≤0.09％、Si≤0.03％、Mn0.35-0.55％、P≤0.005％、S≤0.005％、Ni≤0.30％、Cr0.15-0.18％、Cu≤0.020％、Ti≤0.20％、Mg≤0.05％，余量为Fe。
下面结合各表来对本发明做进一步地描述。
表1为实施例1-3制备粘结剂的配方表
原料 实施例1 实施例2 实施例3
羧甲基纤维素钠/份 15 10 5
水玻璃/份 20 40 30
硬脂酸钠/份 10 20 152 -->
凹凸棒土/份 55 30 50
表2为实施例1-3制备药皮的配方表
原料 实施例1 实施例2 实施例3
大理石/份 35 55 20
萤石/份 20 10 19
硅酸盐/份 15 5 20
高碳铬铁/份 14 10 30
钛白粉/份 8 10 5
纳米氮化铝/份 2 3 1
混合稀土/份 3 2 4
粘结剂/份 3 5 1
表3为实施例1-3的药皮制备中选用的混合稀土成分表/％
混合稀土成分与含量 实施例1 实施例2 实施例3
氧化钇 15 10 30
氧化铈 60 50 40
氧化镧 25 40 30
表4为实施例1-3选用的芯线组成成分表
成分 C Si Mn P S Ni Cr Cu Ti Mg Fe
含量 0.075 0.02 0.42 0.003 0.003 0.26 0.17 0.012 0.20 0.05 余量
此外，在实施例1-3中，所选用的高碳铬铁的成分以质量比计Cr不小于60％，C为6～10％，Si≤3％，S≤0.01％，P≤0.01％，余量为Fe。
表5为实施例1-3焊条熔敷金属的力学性能

Claims (5)

1.一种核电20控铬钢专用焊条的生产方法，其特征在于：一种核电20控铬钢专用焊条的生产方法，具体方法步骤为：
1)粘结剂的配置
按质量份数计，将羧甲基纤维素钠5～15份、水玻璃20～40份、硬脂酸钠10～20份、凹凸棒土30～55份，混合均匀制得粘结剂，备用；
2)药皮的预处理
将大理石20～55份、萤石10～30份、硅酸盐5～20份、高碳铬铁10～30份、钛白粉5～10份、纳米氮化铝1～3份、混合稀土2～4份、粘结剂1～5份，混合均匀，然后转移至烧结炉中进行高温烘焙，最后进行机械破碎，备用；
3)焊条的制备
最后将预处理过的药皮和芯线再涂压机中制备成焊条，控制温度在380～400℃，保温1～2小时即可。
2.根据权利要求1所述的一种核电20控铬钢专用焊条的生产方法，其特征在于：以质量分数表示，所述芯线组成成分及含量为：C≤0.09％、Si≤0.03％、Mn0.35-0.55％、P≤0.005％、S≤0.005％、Ni≤0.30％、Cr0.15-0.18％、Cu≤0.020％、Ti≤0.20％、Mg≤0.05％，余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的一种核电20控铬钢专用焊条的生产方法，其特征在于：以质量分数表示，所述芯线组成成分及含量为：C0.075％、Si0.02％、Mn0.42％、P0.003％、S0.003％、Ni0.26％、Cr0.15％、Cu0.012％、Ti0.20％、Mg0.05％，余量为Fe。
4.根据权利要求1所述的一种核电20控铬钢专用焊条的生产方法，其特征在于：所述的高碳铬铁的成分以质量比计Cr不小于60％，C6～10％，Si≤3％，S≤0.01％，P≤0.01％，余量为Fe。
5.根据权利要求1所述的一种核电20控铬钢专用焊条的生产方法，其特征在于：所述混合稀土为：按质量分数计，氧化钇10～30％、氧化铈40～60％、氧化镧25～40％。
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