用於三代核電設備的雙相不鏽鋼電焊條及其生產方法

2023-04-27 17:40:06

用於三代核電設備的雙相不鏽鋼電焊條及其生產方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於三代核電設備的雙相不鏽鋼電焊條及其生產方法，焊條由鉻鎳鉬氮合金焊芯和裹覆於焊芯表面的藥皮組成，所述鉻鎳鉬氮合金焊芯由以下成分組成：C；Mn；Si；Cr；Ni；Mo；N；Co；Cu；S；P；餘量為Fe及雜質。生產方法所採用的步驟為：將所述藥皮粉料攪拌混合均勻後，加入重量為藥皮重量16-20％的粘結劑混合均勻，然後送入壓條機內將其包於所述焊芯上，再經低溫、中溫和高溫烘焙。本發明是一種滿足AP1000標準和ASME標準中E2209-16要求的主要用於焊接三代核電模塊用S32101雙相不鏽鋼材料的電焊條，以及其生產方法。
【專利說明】用於三代核電設備的雙相不鏽鋼電焊條及其生產方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電焊條，特別涉及一種滿足AP1000標準和ASME標準中E2209-16要求的主要用於焊接三代核電模塊用S32101雙相不鏽鋼材料的電焊條，以及其生產方法。

【背景技術】
[0002]第三代AP1000核電模塊用雙相不鏽鋼容器，是當今世界上最先進的核電站模塊用雙相不鏽鋼容器，是第三代核電站修建的必備設備。此前，由美國西屋公司研製成功的AP1000核電技術，是世界上公認的安全性最好、技術最先進的第三代核電技術。目前，我國企業已掌握了 AP1000模塊用雙相不鏽鋼容器製造核心技術，形成了穩定的製造工藝和質量保障措施。
[0003]核級2205(S32101)雙相不鏽鋼材料系近年來發達國家開發的新型超低碳控氮不鏽鋼材料，具有優良的抗應力腐蝕，抗晶間腐蝕，抗應力腐蝕性能和較高的屈服強度，廣泛應用於核電站。此前，我國在核級S32101雙相不鏽鋼材料的配套焊接材料上全部依賴進口，如果不能自主製造，不僅要支付巨額的採購成本，更意味著我國核電發展會受制於人，第三代核電AP1000自主化進程也會因此受阻，這嚴重製約國家核電建設計劃的實施。近年來，我們國家核電產業發展迅速，核電項目所需焊材的國產化成為一種趨勢。因此，發展三代核電模塊用S32101雙相不鏽鋼材料配套雙相不鏽鋼電焊條替代核電建造進口產品，擺脫三代核電站關鍵裝備配套焊接材料對國外的依賴，實現國產化獨立研究開發具有重大的戰略意義。


【發明內容】

[0004]本發明的目的在於:提出一種滿足AP1000標準和ASME標準中E2209-16要求的主要用於焊接三代核電模塊用S32101雙相不鏽鋼材料的電焊條，以及其生產方法。
[0005]本發明目的通過下述技術方案來實現:
[0006]一種用於三代核電設備的雙相不鏽鋼電焊條，由鉻鎳鑰氮合金焊芯和裹覆於焊芯表面的藥皮組成，所述鉻鎳鑰氮合金焊芯由以下成分組成:
[0007]C^0.020wt% ；
[0008]Mn 1.40-2.0Owt% ；
[0009]Si ^ 0.30wt% ；
[0010]Cr 21.5-23.5wt% ；
[0011]Ni 8.0-9.0wt % ；
[0012]Mo ^ 2.50-3.50wt% ；
[0013]N 0.08-0.15wt% ；
[0014]Co ^ 0.050wt% ；
[0015]Cu ^ 0.050wt% ；
[0016]S ^ 0.010wt% ；
[0017]P ^ 0.015wt% ；
[0018]餘量為Fe及雜質。
[0019]所述雜質通常是指Nb、T1、V、B等微量元素。
[0020]作為進一步選擇，所述鉻鎳鑰氮合金焊芯由以下成分組成:
[0021]C^0.015wt% ；
[0022]Mn 1.5-1.8wt% ；
[0023]Si ^ 0.20wt% ；
[0024]Cr 21.5-23.5wt% ；
[0025]Ni 8.0-9.0wt % ；
[0026]Mo ^ 2.50-3.20wt% ；
[0027]N 0.08-0.13wt% ；
[0028]Co ^ 0.045wt% ；
[0029]Cu ^ 0.045wt% ；
[0030]S ^ 0.010wt% ；
[0031]P ^ 0.015wt% ；
[0032]餘量為Fe及雜質。
[0033]所述雜質通常是指Nb、T1、V、B等微量元素。
[0034]作為進一步選擇，所述鉻鎳鑰氮合金焊芯由以下成分組成:
[0035]C^0.010wt% ；
[0036]Mn 1.5-1.8wt% ；
[0037]Si ^ 0.20wt% ；
[0038]Cr 21.5-23.5wt% ；
[0039]Ni 8.0-9.0wt % ；
[0040]Mo ^ 2.50-3.20wt% ；
[0041]N 0.08-0.13wt% ；
[0042]Co ^ 0.045wt% ；
[0043]Cu ^ 0.045wt% ；
[0044]S ^ 0.010wt% ；
[0045]P ^ 0.015wt% ；
[0046]餘量為Fe及雜質。
[0047]所述雜質通常是指Nb、T1、V、B等微量元素。
[0048]作為選擇，所述藥皮重量為鉻鎳鑰氮合金焊芯重量的30-45%，所述藥皮中各成分重量份數為:
[0049]白雲石:3.0-6.0;
[0050]螢石:2.0-4.0 ；
[0051]長石粉:5.0-10.0 ;
[0052]天然金紅石:14.0-20.0 ；
[0053]雲母:1.5-3.0;
[0054]金屬鉻:2.0-6.0 ；
[0055]鎳粉:1.0-2.4;
[0056]電解錳:2.5-3.5 ；
[0057]鑰鐵:0.4-2.0 ；
[0058]氮化鉻鐵:0-2.0 ；
[0059]純鹼:0.4-0.6。
[0060]所述白雲石中質量含量=CaCO3 ^ 50%, MgCO3彡40%，螢石中質量含量CaF2彡96%，長石粉中質量含量=S12彡63%,Al2O3彡16%,K20+Na20彡12%，天然金紅石中質量含量T12 ^95.5%,雲母中質量含量:Si02 ^45%'Al2O3 ^ 22%、K20+Na20 ^7.0%,金屬鉻中質量含量Cr > 98%，鎳粉中質量含量Ni ^ 99.5%,電解錳中質量含量Mn彡99.5%，鑰鐵中質量含量Mo 55-60%，氮化鉻鐵質量含量:Cr彡60%、N彡5%，純鹼中質量含量NaCl彡0.7%。
[0061]作為進一步選擇，所述藥皮重量為鉻鎳鑰氮合金焊芯重量的30-45%，所述藥皮中各成分重量份數為:
[0062]白雲石:3.5-5.5 ；
[0063]蠻石:2.5~3.8 ；
[0064]長石粉:5.5-9.2 ；
[0065]天然金紅石:14-20.0 ；
[0066]雲母:1.8-2.8;
[0067]金屬鉻:2.4-5.4 ；
[0068]鎳粉:1.2-2.2;
[0069]電解錳:2.7-3.5 ；
[0070]鑰鐵:0.4-1.8 ；
[0071]氮化鉻鐵:0-1.8;
[0072]純鹼:0.4-0.6。
[0073]所述白雲石中質量含量=CaCO3 ^ 50 %, MgCO3彡40%，螢石中質量含量CaF2彡96%，長石粉中質量含量=S12彡63%,Al2O3彡16%,K20+Na20彡12%，天然金紅石中質量含量T12 ^95.5%,雲母中質量含量:Si02 ^45%'Al2O3 ^ 22%、K20+Na20 ^7.0%,金屬鉻中質量含量Cr > 98%，鎳粉中質量含量Ni ^ 99.5%,電解錳中質量含量Mn彡99.5%，鑰鐵中質量含量Mo 55-60%，氮化鉻鐵質量含量:Cr彡60%、N彡5%，純鹼中質量含量NaCl彡0.7%。
[0074]作為選擇，所述藥皮中各成分重量份數為:
[0075]含質量百分比CaCO3 ^ 50%,MgC03彡40%的白雲石4.0 ；
[0076]含質量百分比CaF297.0 %的螢石3.0 ；
[0077]含質量百分比Si026 3.7%、Α120317.2%、K2CHNa2O 16.2% 的長石粉 8.0 ;
[0078]含質量百分比Ti0296.2 %的天然金紅石14.0 ；
[0079]含質量百分比Si0247.03%、Α120323.40%、K20+Na20 11.20% 的雲母 2.0 ;
[0080]含質量百分比Cr 99.13%的金屬鉻3.0 ；
[0081]含質量百分比Ni 99.81%的鎳粉1.5 ;
[0082]含質量百分比Mn 99.63 %的電解錳3.0 ；
[0083]含質量百分比Mo 56.35%的鑰鐵1.0 ；
[0084]含質量百分比Cr 62.15%,N 5.23%的氮化鉻鐵1.0 ;
[0085]含質量百分比Na2Cl 0.52%的純鹼0.5。
[0086]作為選擇，所述藥皮中各成分重量份數為:
[0087]含質量百分比CaCO3 ^ 50%,MgC03彡40%的白雲石4.0 ；
[0088]含質量百分比CaF297.0 %的螢石3.0 ；
[0089]含質量百分比Si026 3.7%、Α120317.2%、K2CHNa2O 16.2% 的長石粉 8.0 ;
[0090]含質量百分比Ti0296.2 %的天然金紅石14.0 ；
[0091]含質量百分比Si0247.03%、Α120323.40%、K20+Na20 11.20% 的雲母 2.0 ;
[0092]含質量百分比Cr 99.13%的金屬鉻3.0 ；
[0093]含質量百分比Ni 99.81%的鎳粉1.5 ;
[0094]含質量百分比Mn 99.63 %的電解錳3.0 ；
[0095]含質量百分比Mo 56.35%的鑰鐵1.0 ；
[0096]含質量百分比Cr 62.15%,N 5.23%的氮化鉻鐵1.0 ;
[0097]含質量百分比Na2Cl 0.52%的純鹼0.5。
[0098]作為選擇，所述藥皮中各成分重量份數為:
[0099]含質量百分比CaCO3 ^ 50%,MgC03彡40%的白雲石3.0 ；
[0100]含質量百分比CaF297.0%的螢石4.0 ;
[0101]含質量百分比Si026 3.7%、Α120317.2%、K2CHNa2O 16.2% 的長石粉 5.0 ;
[0102]含質量百分比Ti0296.2%的天然金紅石20.0 ；
[0103]含質量百分比Si0247.03%、Α120323.40%、K20+Na20 11.20% 的雲母 2.0 ;
[0104]含質量百分比Cr 99.13%的金屬鉻3.2 ；
[0105]含質量百分比Ni 99.81%的鎳粉1.5 ;
[0106]含質量百分比Mn 99.63 %的電解錳3.5 ；
[0107]含質量百分比Mo 56.35%的鑰鐵1.2 ；
[0108]含質量百分比Cr 62.15%,N 5.23%的氮化鉻鐵1.0 ;
[0109]含質量百分比Na2Cl 0.52%的純鹼0.5。
[0110]本發明藥皮原料中各成分的主要作用如下:
[0111]白雲石:在電弧熱的作用下分解成CaO、MgO和C02，是焊條製造中及常用的造渣、造氣材料，能夠提高熔渣的鹼度，穩定電弧、細化熔滴，增大熔渣與金屬界面張力，改善脫渣，並有較好的脫硫能力。
[0112]螢石:一定量的螢石可以降低液態金屬的表面張力，提高熔渣的流動性，降低焊縫氣孔敏感性，改善熔渣的物理性能，對焊縫成型、脫渣等起關鍵作用，也是降低焊縫中擴散氫的主要材料，但因焊接過程中螢石分解，會造成電弧不穩定，同時產生有害氣體一氟化氫。
[0113]長石粉:主要作用是造渣、穩定電弧，並提高電焊條再引弧性能。焊接時提高電弧電壓，細化熔滴，提高焊條熔化速度。
[0114]天然金紅石:天然金紅石的作用主要是穩定電弧、造渣，能夠調節熔渣的熔點、粘度、表面張力和流動性，改善焊縫成形、減小飛濺；在本發明中加入焊芯重量7.0-12.0%金紅石，對焊縫成形、電弧穩定性起關鍵作用。
[0115]雲母:在焊條中的作用是造渣，改善焊條的壓塗性能，提高藥皮的抗裂性，並有利於穩定電弧，改善熔渣的物理性能的作用。
[0116]金屬鉻:可以向焊縫過渡(滲入)鉻元素，提高焊縫金屬的強度和屈服點，抗腐蝕性能。
[0117]鎳粉:合金劑，向焊縫過渡(滲入)鎳元素，提高焊縫金屬的塑韌性。
[0118]電解錳:加入可起到脫硫、脫氧的作用，還可以向焊縫過渡(滲入)錳元素、提高焊縫強度。
[0119]鑰鐵:合金劑，向焊縫過渡(滲入)鑰元素，提高焊縫金屬的強度，抗點腐蝕性能。
[0120]氮化鉻鐵:合金劑，向焊縫過渡(滲入)鉻、氮元素，提高焊縫金屬的強度，抗點腐蝕性能。
[0121]純鹼:在焊條壓塗過程中作為潤滑劑。
[0122]本發明保護的雙相不鏽鋼電焊條可用於耐晶間腐蝕、點腐蝕、應力腐蝕、耐高溫持久強度要求較高，並_40°C有優良的塑韌性的核電模塊、壓力容器及相應結構的焊接。
[0123]一種前述用於三代核電設備的雙相不鏽鋼電焊條的生產方法，所採用的步驟為:將所述藥皮粉料攪拌混合均勻後，加入重量為藥皮重量16-20%的粘結劑混合均勻，然後送入壓條機內將其包於所述焊芯上，再經低溫和高溫烘焙。
[0124]作為選擇，所述粘結劑的濃度(濃度表示水溶液中含固體溶質所佔比)為38° Be'?45° Be'模數為3.1以下的鉀鈉水玻璃，所述低溫烘焙的溫度為50_80°C ;中溫烘焙的溫度為81-349°C ;高溫烘焙的溫度為350-380°C。
[0125]上述方案中，採用特定配比粘結劑，以及特定製造工藝可以有效的控制碳含量。
[0126]作為進一步選擇，所述粘結劑加入重量為藥皮重量20%的濃度為38° Be'?45° Be'模數為3.1以下的鉀鈉水玻璃，所述低溫烘焙的溫度為50_80°C;中溫烘焙的溫度為81-349°C ;高溫烘焙的溫度為350-380°C。
[0127]本發明的有益效果:本發明保護的電焊條焊接熔敷金屬化學成分分析、射線檢測、拉伸試驗、-40°C衝擊、晶間腐蝕、點腐蝕、應力腐蝕均滿足核電的特殊要求,焊接熔敷金屬在焊態下，常溫和高溫150°C條件下的抗拉強度(Rm)、屈服強度(Rp0.2)、延伸率(A)優良，-40°C衝擊(Cv)良好，符合AP1000標準和ASME標準中E2209-16要求。焊接時藥皮不易發紅開裂，焊條剩餘部分短，脫渣容易，具有較好的焊接工藝性。

【具體實施方式】
[0128]下列非限制性實施例用於說明本發明。
[0129]實施例1:
[0130]取焊芯成分為(wt% ):C:0.010%, Mn:1.50%, S1:0.10 %、Cr:22.82 %、Ni:
8.91%, Mo:3.13%, Co:0.011%、Cu:0.018%、N:0.12%, S:0.006%, P:0.012%、餘量為
Fe及雜質的鉻鎳鑰氮合金焊芯100kg。
[0131 ] 取藥皮，藥皮中各成分重量如下:含CaCO3 ^ 50%、MgC03彡40%的白雲石4.0kg ；含 CaF297.0%的螢石 3.0kg ;含 Si026 3.7%、Α120317.2%,K20+Na20 16.2%的長石粉 8.0kg ；含 Ti0296.2%的天然金紅石 14.0kg ;含 Si0247.03%,A120323.40%、K2CHNa2O 11.20%的雲母2.0kg;#Cr99.13%的金屬鉻3.0kg;含Ni 99.81 %的鎳粉 1.5kg ;含Mn 99.63%的電解錳 3.0kg ;含]?056.35%的鑰鐵 1.0kg ;含0 62.15%,N 5.23%的氮化鉻鐵 1.0kg ;含Na2Cl
0.52% 的純鹼 0.5kg。
[0132]將上述粉料拌混合均勻後，加入濃度為38° Be'?45° Be'的模數為3.1以下的鉀鈉水玻璃7.3kg混合均勻，然後送入壓條機內將其包於焊芯上，再經50°C低溫烘焙0.5小時、80°C低溫烘焙3小時、160°C中溫烘焙3小時、350°C高溫烘焙3小時，即得核電模塊用雙相不鏽鋼電焊條I。
[0133]將所得的核電模塊用雙相不鏽鋼電焊條I進行超低碳022Cr22Ni5Mo3N不鏽鋼焊接實驗，電弧穩定、飛濺小，脫渣性良好，全位置焊接性能優良，焊縫成型美觀，其熔敷金屬成分:Cr.23.12%,N1.9.08%,M0.3.21%,C.0.019%,Mn.0.85%,S1.0.68%,V.0.032%,Cu.0.016%,Nb.0.022%,N.0.15%,C0.0.013%,T1.0.011%,S.0.007%,P.0.015%，餘量為不可避免的雜質。
[0134]熔敷金屬鐵素體數FN按AWS Dl.6計算測得為:46 ;熔敷金屬在焊態常溫下的力學性能:Rm = 838Mpa、Rp0.2 = 683Mpa、A = 24.0% ;_40°C平均衝擊 Cv = 48J ;高溫 150。。力學性能:Rm = 680Mpa、Rp0.2 = 520Mpa, A = 26.0% ;金相試驗分析焊縫組織為奧氏體加δ鐵素體，焊縫組織正常；熔敷金屬無晶間腐蝕傾向，射線檢測合格。
[0135]熔敷金屬成分按照ASTM Α751進行；熔敷金屬鐵素體數FN按AWS Dl.6計算；熔敷金屬在焊態常溫和高溫150°C的力學性能按照AWS B4.0進行；衝擊Cv按ASTM A923 B法進行；晶間腐蝕按ISO 3651-2 B法進行；射線照相按ASTM E1032進行。
[0136]實施例2:
[0137]本實施例除藥皮中各成分重量及烘焙工藝不同外，其餘與實施例1均相同。
[0138]本實施例中藥皮中各成分重量如下:含CaCO3彡50%, MgC03彡40%的白雲石
3.0kg ;含 CaF2 97.0 % 的螢石 4.0kg ;含 Si0263.7%, Α120317.2%、K2CHNa2O 16.2% 的長石粉 5.0kg ;含 Ti0296.2% 的天然金紅石 20.0kg ;含 Si0247.03%, Al20323.40%, K2CHNa2O11.20%的雲母2.0kg ;含Cr99.13%的金屬鉻3.2kg ;含附99.81%的鎳粉1.5kg ;含]^99.63%的電解錳3.5kg ;含]?056.35%的鑰鐵1.2kg ;含Cr 62.15%,N 5.23%的氮化鉻鐵
1.0kg ;含 Na2Cl 0.52% 的純鹼 0.5kg。
[0139]將上述粉料拌混合均勻後，加入濃度為38° Be'?45° Be'的模數為3.1以下的鉀鈉水玻璃8.1kg混合均勻，然後送入壓條機內將其包於焊芯上，經50°C至380°C連續烘焙多個小時，即得核電模塊用雙相不鏽鋼電焊條2。
[0140]將所得的核電模塊用雙相不鏽鋼電焊條2進行超低碳022Cr22Ni5Mo3N不鏽鋼焊接實驗，電弧穩定、飛濺小，脫渣性良好，全位置焊接性能優良，焊縫成型美觀，其熔敷金屬成分:Cr.23.25%,N1.8.91%,M0.3.23%,C.0.021%,Mn.0.90%, S1.0.71%,V.0.030%,Cu.0.017%,Nb.0.020%,N.0.16%,C0.0.014%,T1.0.013%,S.0.008%,P.0.017%，餘量為不可避免的雜質。
[0141]熔敷金屬鐵素體數FN按AWS Dl.6計算測得為:47 ;熔敷金屬在焊態常溫下的力學性能:Rm = 839Mpa、Rp0.2 = 685Mpa、A = 23.0% ;-40°C平均衝擊 Cv = 48.5J ;高溫 150。。力學性能:Rm = 685Mpa>Rp0.2 = 530Mpa, A = 25.0% ;金相試驗分析焊縫組織為奧氏體加δ鐵素體，焊縫組織正常；熔敷金屬無晶間腐蝕傾向，射線檢測合格。
[0142]熔敷金屬成分按照ASTM A751進行；熔敷金屬鐵素體數FN按AWS Dl.6計算；熔敷金屬在焊態常溫和高溫150°C的力學性能按照AWS B4.0進行；衝擊Cv按ASTM A923 B法進行；晶間腐蝕按ISO 3651-2 B法進行；射線照相按ASTM E1032進行。
[0143]實施例3:
[0144]本實施例除藥皮中各成分重量及烘焙工藝不同外，其餘與實施例1均相同。
[0145]本實施例中藥皮中各成分重量如下:含CaCO3彡50%, MgC03彡40%的白雲石
6.0kg ;含 CaF297.0% 的螢石 2.0kg ;含 Si026 3.7%, Α120317.2%, K2CHNa2O 16.2% 的長石粉 10.0kg ;含 Ti0296.2% 的天然金紅石 15.0kg ;含 Si0247.03%, Al20323.40 %, K2CHNa2O
11.20% 的雲母 1.5kg;含 Cr 99.13% 的金屬鉻 3.6kg ;含 Ni 99.81 % 的鎳粉 1.5kg ;含 Mn99.63%的電解錳 2.5kg;含 Mo 56.35%的鑰鐵 1.0kg ;含 Cr 62.15%, N 5.23%的氮化鉻鐵 1.0kg ;含 Na2Cl 0.52% 的純鹼 0.5kg。
[0146]將上述粉料拌混合均勻後，加入濃度為38° Be'?45° Be'的模數為3.1以下的鉀鈉水玻璃8.92kg混合均勻，然後送入壓條機內將其包於焊芯上，經50°C至360°C連續烘焙多個小時，即得核電模塊用雙相不鏽鋼電焊條3。
[0147]將所得的核電模塊用雙相不鏽鋼電焊條3進行超低碳022Cr22Ni5Mo3N不鏽鋼焊接實驗，電弧穩定、飛濺小，脫渣性良好，全位置焊接性能優良，焊縫成型美觀，其熔敷金屬成分:Cr.23.18%,N1.9.01%,M0.3.21%,C.0.023%,Mn.0.88%, S1.0.65%,V.0.031%,Cu.0.015%,Nb.0.018%,N.0.15%,C0.0.015%,T1.0.012%,S.0.007%,P.0.014%，餘量為不可避免的雜質。
[0148]熔敷金屬鐵素體數FN按AWS Dl.6計算測得為:45 ;熔敷金屬在焊態常溫下的力學性能:Rm = 820Mpa、Rp0.2 = 675Mpa、A = 26.0% ;_40°C平均衝擊 Cv = 50J ;高溫 150°C力學性能:Rm = 675Mpa、Rp0.2 = 510Mpa, A = 24.0% ;金相試驗分析焊縫組織為奧氏體加δ鐵素體，焊縫組織正常；熔敷金屬無晶間腐蝕傾向，射線檢測合格。
[0149]熔敷金屬成分按照ASTM Α751進行；熔敷金屬鐵素體數FN按AWS Dl.6計算；熔敷金屬在焊態常溫和高溫150°C的力學性能按照AWS B4.0進行；衝擊Cv按ASTM A923 B法進行；晶間腐蝕按ISO 3651-2 B法進行；射線照相按ASTM E1032進行。
[0150]實施例4:
[0151]取焊芯成分為(wt%):C:0.010%,Mn:1.50%, S1:0.10%, Cr:23.2%,Ni:9%,Mo:3.13%, Co:0.011%, Cu:0.018%, N:0.12%, S:0.006%, P:0.012%、餘量為 Fe 及雜質的鉻鎳鑰氮合金焊芯100kg。
[0152]取藥皮，藥皮中各成分重量如下:含CaCO3 ^ 50%、MgC03彡40%的白雲石4.0kg ；含 CaF297.0%的螢石 3.0kg ;含 Si026 3.7%、Α120317.2%,K20+Na20 16.2%的長石粉 8.0kg ；含 Ti0296.2%的天然金紅石 14.0kg ;含 Si0247.03%,A120323.40%、K2CHNa2O 11.20%的雲母2.0kg;#Cr99.13%的金屬鉻 1.2kg ;含Ni 99.81 %的鎳粉 1.5kg ;含Mn 99.63%的電解錳 3.0kg ;含]?056.35%的鑰鐵 1.0kg ;含0 62.15%,N 5.23%的氮化鉻鐵 1.0kg ;含Na2Cl
0.52% 的純鹼 0.5kg。
[0153]將上述粉料拌混合均勻後，加入濃度為38° Be'?45° Be'的模數為3.1以下的鉀鈉水玻璃7.3kg混合均勻，然後送入壓條機內將其包於焊芯上，經50°C至380°C連續烘焙多個小時，即得核電模塊用雙相不鏽鋼電焊條4。
[0154]將所得的核電模塊用雙相不鏽鋼電焊條4進行超低碳022Cr22Ni5Mo3N不鏽鋼焊接實驗，電弧穩定、飛濺小，脫渣性良好，全位置焊接性能優良，焊縫成型美觀，其熔敷金屬成分:Cr.23.12%,N1.9.08%,M0.3.21%,C.0.019%,Mn.0.85%, S1.0.68%,V.0.032%,Cu.0.016%,Nb.0.022%,N.0.15%,C0.0.013%,T1.0.011%,S.0.007%,P.0.015%，餘量為不可避免的雜質。
[0155]熔敷金屬鐵素體數FN按AWS Dl.6計算測得為:45 ;熔敷金屬在焊態常溫下的力學性能:Rm = 830Mpa、Rp0.2 = 675Mpa、A = 26.0 % ;-40°C平均衝擊 Cv = 48.6J ;高溫150°C力學性能:Rm = 678Mpa、Rp0.2 = 517Mpa，A = 27.0% ;金相試驗分析焊縫組織為奧氏體加S鐵素體，焊縫組織正常；熔敷金屬無晶間腐蝕傾向，射線檢測合格。
[0156]熔敷金屬成分按照ASTM A751進行；熔敷金屬鐵素體數FN按AWS Dl.6計算；熔敷金屬在焊態常溫和高溫150°C的力學性能按照AWS B4.0進行；衝擊Cv按ASTM A923 B法進行；晶間腐蝕按ISO 3651-2 B法進行；射線照相按ASTM E1032進行。
[0157]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種用於三代核電設備的雙相不鏽鋼電焊條，由鉻鎳鑰氮合金焊芯和裹覆於焊芯表面的藥皮組成，其特徵在於所述鉻鎳鑰氮合金焊芯由以下成分組成:
C 彡 0.020wt% ；
Mnl.40-2.0Owt% ；
Si ( 0.30wt% ；
Cr21.5-23.5wt% ；
Ni8.0-9.0wt % ；
Mo ( 2.50-3.50wt% ；
N0.08-0.15wt% ；
Co ( 0.050wt% ；
Cu ( 0.050wt% ；
S 彡 0.010wt% ；
P 彡 0.015wt% ； 餘量為Fe及雜質。
2.如權利要求1所述的用於三代核電設備的雙相不鏽鋼電焊條，其特徵在於:所述鉻鎳鑰氮合金焊芯由以下成分組成:
C 彡 0.015wt% ；
Mnl.5-1.8wt% ；
Si ( 0.20wt% ；
Cr21.5-23.5wt% ；
Ni8.0-9.0wt % ；
Mo ( 2.50-3.20wt% ；
N0.08-0.13wt% ；
Co ( 0.045wt% ；
Cu ^ 0.045wt% ；
S 彡 0.010wt% ；
P 彡 0.015wt% ； 餘量為Fe及雜質。
3.如權利要求2所述的用於三代核電設備的雙相不鏽鋼電焊條，其特徵在於:所述鉻鎳鑰氮合金焊芯由以下成分組成:
C 彡 0.010wt% ；
Mnl.5-1.8wt% ；
Si ( 0.20wt% ；
Cr21.5-23.5wt% ；
Ni8.0-9.0wt % ；
Mo ( 2.50-3.20wt% ；
N0.08-0.13wt% ；
Co ( 0.045wt% ；
Cu ^ 0.045wt% ；
S 彡 0.010wt% ；
P 彡 0.015wt% ； 餘量為Fe及雜質。
4.如權利要求1、2或3所述的用於三代核電設備的雙相不鏽鋼電焊條，其特徵在於:所述藥皮重量為鉻鎳鑰氮合金焊芯重量的30-45%，所述藥皮中各成分重量份數為:
白雲石:3.0-6.0 ；
螢石:2.0-4.0 ；
長石粉:5.0-10.0 ； 天然金紅石=14.0-20.0 ；
雲母:1.5-3.0 ；
金屬鉻:2.0-6.0 ；
鎮粉:I.0-2.4 ；
電解錳:2.5-3.5 ；
鑰鐵:0.4-2.0 ； 氮化鉻鐵:0-2.0 ；
純鹼:0.4-0.6。 所述白雲石中質量含量=CaCO3彡50%, MgCO3彡40%，螢石中質量含量CaF2彡96%,長石粉中質量含量=S12彡63%, Al2O3彡16%, K2CHNa2O彡12%，天然金紅石中質量含量T12 彡 95.5%，雲母中質量含量=S12 ^ 45%, Al2O3 ^ 22%, K2CHNa2O 彡 7.0%，金屬鉻中質量含量Cr ^ 98%，鎳粉中質量含量Ni ^ 99.5%,電解錳中質量含量Mn ^ 99.5%,鑰鐵中質量含量Mo55-60%，氮化鉻鐵質量含量:Cr > 60%、N > 5%，純鹼中質量含量NaCl 彡 0.7%。
5.如權利要求4所述的用於三代核電設備的雙相不鏽鋼電焊條，其特徵在於:所述藥皮重量為鉻鎳鑰氮合金焊芯重量的30-45%，所述藥皮中各成分重量份數為:
白雲石:3.5-5.5 ；
蠻石:2.5-3.8 ；
長石粉:5.5-9.2 ； 天然金紅石:14-20.0 ； z?母:1.8~2.8 ；
金屬鉻:2.4-5.4 ；
鎳粉:1.2-2.2 ；
電解錳:2.7-3.5 ；
鑰鐵:0.4-1.8 ； 氮化鉻鐵:0-1.8;
純鹼:0.4-0.6。 所述白雲石中質量含量=CaCO3 ^ 50%, MgCO3彡40%，螢石中質量含量CaF2 ^ 96%,長石粉中質量含量=S12彡63%, Al2O3彡16%, K2CHNa2O彡12%，天然金紅石中質量含量T12 彡 95.5%，雲母中質量含量=S12 ^ 45%, Al2O3 ^ 22%, K2CHNa2O 彡 7.0%，金屬鉻中質量含量Cr ^ 98%，鎳粉中質量含量Ni ^ 99.5%,電解錳中質量含量Mn ^ 99.5%,鑰鐵中質量含量Mo55-60%，氮化鉻鐵質量含量:Cr > 60%、N > 5%，純鹼中質量含量NaCl 彡 0.7%。
6.如權利要求4所述的用於三代核電設備的雙相不鏽鋼電焊條，其特徵在於:所述藥皮中各成分重量份數為: 含質量百分比CaCO3 ^ 50%, MgC03彡40%的白雲石4.0 ； 含質量百分比CaF2 97.0%的螢石3.0 ； 含質量百分比 S12 63.7%, Al2O3 17.2%、K20+Na2016.2%的長石粉 8.0 ; 含質量百分比T12 96.2%的天然金紅石14.0 ； 含質量百分比 S12 47.03%, Al2O3 23.40%、K2CHNa2Oll.20%的雲母 2.0 ; 含質量百分比Cr99.13%的金屬鉻3.0 ; 含質量百分比Ni99.81%的鎳粉1.5 ； 含質量百分比Mn99.63 %的電解錳3.0 ； 含質量百分比Μο56.35%的鑰鐵1.0 ； 含質量百分比Cr62.15%,N5.23%的氮化鉻鐵1.0 ； 含質量百分比Na2Cl0.52%的純鹼0.5。
7.如權利要求4所述的用於三代核電設備的雙相不鏽鋼電焊條，其特徵在於:所述藥皮中各成分重量份數為: 含質量百分比CaCO3 ^ 50%, MgC03彡40%的白雲石3.0 ； 含質量百分比CaF2 97.0%的螢石4.0 ； 含質量百分比 S12 63.7%, Al2O3 17.2%、K20+Na2016.2%的長石粉 5.0 ; 含質量百分比T12 96.2%的天然金紅石20.0 ； 含質量百分比 S12 47.03%, Al2O3 23.40%、K2CHNa2Oll.20%的雲母 2.0 ; 含質量百分比Cr99.13%的金屬鉻3.2 ; 含質量百分比Ni99.81%的鎳粉1.5 ； 含質量百分比Mn99.63 %的電解錳3.5 ； 含質量百分比Μο56.35%的鑰鐵1.2 ； 含質量百分比Cr62.15%,N5.23%的氮化鉻鐵1.0 ； 含質量百分比Na2Cl0.52%的純鹼0.5。
8.如權利要求4所述的用於三代核電設備的雙相不鏽鋼電焊條，其特徵在於:所述藥皮中各成分重量份數為: 含質量百分比CaCO3 ^ 50%, MgC03彡40%的白雲石6.0 ； 含質量百分比CaF2 97.0%的螢石2.0 ； 含質量百分比 S12 63.7%, Al2O3 17.2%、K20+Na2016.2%的長石粉 10.0 ; 含質量百分比T12 96.2%的天然金紅石15.0 ； 含質量百分比 S12 47.03%, Al2O3 23.40%、K2CHNa2Oll.20%的雲母 1.5 ; 含質量百分比Cr99.13%的金屬鉻3.6 ; 含質量百分比Ni99.81%的鎳粉1.5 ； 含質量百分比Mn99.63 %的電解錳2.5 ； 含質量百分比Μο56.35%的鑰鐵1.0 ； 含質量百分比Cr62.15%,N5.23%的氮化鉻鐵1.0 ； 含質量百分比Na2Cl0.52%的純鹼0.5。
9.一種權利要求1至8中任一權利要求所述的用於三代核電設備的雙相不鏽鋼電焊條的生產方法，其特徵在於所採用的步驟為:將所述藥皮粉料攪拌混合均勻後，加入重量為藥皮重量16-20%的粘結劑混合均勻，然後送入壓條機內將其包於所述焊芯上，再經低溫、中溫和高溫烘焙。
10.如權利要求9所述的用於三代核電設備的雙相不鏽鋼電焊條的生產方法，其特徵在於:所述粘結劑為濃度為38° Be'?45° Be'模數為3.1以下的鉀鈉水玻璃，所述低溫烘焙的溫度為50-80°C ;中溫烘焙的溫度為81-349°C ;高溫烘焙的溫度為350-380°C。
【文檔編號】B23K35/365GK104175018SQ201410409828
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月20日 優先權日:2014年8月20日
【發明者】袁寧, 景益, 劉奇望, 叢大志, 蔣勇, 張俊寶, 簡仁露, 餘燕 申請人:四川大西洋焊接材料股份有限公司, 上海核工程研究設計院