核一級(jí)用低溫沖擊性能良好的高強(qiáng)鋼鐵粉低氫型低合金鋼焊條及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種核一級(jí)用低溫沖擊性能良好的高強(qiáng)鋼鐵粉低氫型低合金鋼焊條及其制備方法，該焊條包括焊芯和藥皮，該藥皮由以下成分制成：大理石：250～350重量份；硅微粉：10～50重量份；螢石：200～250重量份；鐵粉：250～400重量份；純堿：4.5～7.0重量份；CMC:5～10重量份；石墨：1～5重量份；鋯英砂：15～30重量份；和錳合金、鎳合金、鉬合金混合物：9-12份。與現(xiàn)有的相比，本發(fā)明保護(hù)的核一級(jí)用低溫沖擊性能良好的高強(qiáng)鋼鐵粉低氫型低合金鋼焊條焊縫成型美觀，焊道高度適中，焊縫侵潤(rùn)角適中，熔敷金屬理化性能適中。
【專利說(shuō)明】核一級(jí)用低溫沖擊性能良好的高強(qiáng)鋼鐵粉低氫型低合金鋼 焊條及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種核級(jí)焊接材料，特別涉及一種核一級(jí)用低溫沖擊性能良好的高強(qiáng) 鋼鐵粉低氫型低合金鋼焊條及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 核電作為目前經(jīng)濟(jì)有效且被真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化利用的新型替代能源，其發(fā)展?jié)摿ξ?容置疑。
[0003] 總結(jié)核電在中國(guó)30余年正反經(jīng)驗(yàn)，2003年根據(jù)全國(guó)能源電力平衡和改善能源結(jié) 構(gòu)的需要，國(guó)家計(jì)委提出加快發(fā)展核電的設(shè)想，立即得到國(guó)務(wù)院的肯定及相關(guān)部門(mén)的支持。
[0004] 2007年11月，國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議正式批準(zhǔn)我國(guó)首部《核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》。此后， 依照能源發(fā)展需求，原定2020年核電裝機(jī)占電力總?cè)萘康?%，將調(diào)整為5?6%。
[0005] 2008年政府機(jī)構(gòu)改革中，正式將核電管理職能由國(guó)防科工委劃歸國(guó)家能源局，從 體制上確立了核電的能源屬性，改善了我國(guó)和平利用核能的環(huán)境和外交形象。
[0006] 中國(guó)核電發(fā)展方針為：以我為主，中外合作，采用世界先進(jìn)技術(shù)，統(tǒng)一技術(shù)路線，積 極推進(jìn)核電建設(shè)。
[0007] 統(tǒng)一核電技術(shù)路線為：通過(guò)引進(jìn)世界先進(jìn)技術(shù)，消化、吸收、再創(chuàng)新，形成具有中國(guó) 自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、與國(guó)際接軌的核電技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)體系。
[0008] 明確三代核電"三步走"戰(zhàn)略目標(biāo)
[0009] 第一步：外方為主，我方全面參與。建成自主化依托項(xiàng)目--首批4臺(tái)AP1000核 電機(jī)組。
[0010] 第二步：以我為主，外方支持。完成AP1000自主化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，建設(shè)首批內(nèi)核電站， 全面實(shí)現(xiàn)AP1000技術(shù)的吸收和消化過(guò)程。
[0011] 第三步：全面完成自主設(shè)計(jì)創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型先進(jìn)壓水堆 核電技術(shù)，并在2017年建成示范機(jī)組。
[0012] 第三代核電技術(shù)吸取了世界上二代核電技術(shù)一萬(wàn)余堆年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，充分使用幾 十年來(lái)的科技進(jìn)步成果，按照新的安全法規(guī)設(shè)計(jì)，把嚴(yán)重事故作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，考慮了安全殼 對(duì)嚴(yán)重事故的負(fù)載，系統(tǒng)已經(jīng)過(guò)嚴(yán)格驗(yàn)證和審評(píng)。
[0013] 在核電技術(shù)迅速發(fā)展的今日，安全殼的密閉焊接就顯得尤為重要，急需一種核級(jí) 非強(qiáng)輻照區(qū)低合金鋼的焊條。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的目的之一就在于提供一種核一級(jí)用低溫沖擊性能良好的高強(qiáng)鋼鐵粉低 氫型低合金鋼焊條，該核一級(jí)用低溫沖擊性能良好的高強(qiáng)鋼鐵粉低氫型低合金鋼焊條焊縫 成型美觀，焊道高度適中，焊縫侵潤(rùn)角適中，熔敷金屬理化性能適中。
[0015] 技術(shù)方案是：一種核一級(jí)用低溫沖擊性能良好的高強(qiáng)鋼鐵粉低氫型低合金鋼焊 條，該核一級(jí)用低溫沖擊性能良好的高強(qiáng)鋼鐵粉低氫型低合金鋼焊條包括：
[0016] 該焊條包括焊芯和藥皮，該藥皮由以下成分制成：
[0017] 大理石：250?350重量份；
[0018] 娃微粉：10?50重量份；
[0019] 莖石：200?250重量份；
[0020] 鐵粉：250?400重量份；
[0021] 純堿：4· 5?7. 0重量份；
[0022] CMC:5 ?10 重量份；
[0023] 石墨：1?5重量份；
[0024] 锫英砂：15?30重量份；和
[0025] 猛合金、鎳合金、鑰合金混合物：9_12份。
[0026] 作為優(yōu)選，所述大理石為CaC03彡96%、S彡0.03%、P彡0.03%，顆粒度要求 為：-30 目：100%、-40 目：彡 97%、-170 目：彡 70%。
[0027] 作為優(yōu)選，所述螢石為 CaF2 彡 96%、Si02l. 0 ?2. 0%、C 彡 0· 08%、S 彡 0· 03%、 P彡0· 03%，顆粒度要求為：-40目：100%、-170目：彡70%。
[0028] 作為優(yōu)選，所述鐵粉為Fe彡99 %、C彡0· 05 %、S彡0· 02 %、P彡0· 02 %、 0彡0· 7%，粒度要求為：-40目：100%、-170目：彡10%。
[0029] 作為優(yōu)選，所述純堿為Na2C03彡99%、NaCl彡0. 70%。
[0030] 作為優(yōu)選，所述CMC為NaCl彡7 %、H20彡2 %。
[0031] 作為優(yōu)選，所述石墨為0 90%、H20彡2%、S彡0.03%，顆粒度要求為：-40目： 100%、-160 目：彡 50%。
[0032] 作為優(yōu)選，所述鋯英砂為Zr02彡60%、Si0225?30%、S彡0· 02%、P彡0· 03%， 顆粒度要求為：_40目：100%、-170目：彡30%。
[0033] 作為優(yōu)選，該焊條熔敷金屬化學(xué)成分為：該焊條的熔敷金屬化學(xué)成分為： C 彡（λ 12wt%、MnO· 6-L 95wt%、Si 彡（λ 80wt%、S 彡（λ 03wt%、P 彡（λ 03wt%、Ni0· 80 ? 1. 80wt%、Mo 彡 0· 50wt%、Cu 彡 0· 05%、V 彡 0· 05%、Cr 彡 0· 20wt%，余量為鐵及雜質(zhì)。
[0034] 作為優(yōu)選，所述焊縫熔敷金屬在595°C _620°C，保溫不少于10小時(shí)，焊態(tài)和熱處 理態(tài)熔敷金屬性能：室溫抗拉強(qiáng)度Rm(Mpa) :620-735,室溫屈服強(qiáng)RpO. 2(MPa):彡540， 室溫伸長(zhǎng)率A(%):彡20,200°C高溫抗拉強(qiáng)度Rm(Mpa):彡525,屈服強(qiáng)度Rp0.2(MPa): 彡，345, -45°C沖擊功KV(J):平均值彡54J、單值彡47J。
[0035] 本發(fā)明的目的之二在于提供一種核一級(jí)用低溫沖擊性能良好的高強(qiáng)鋼鐵粉低氫 型低合金鋼焊條的制備方法。
[0036] 技術(shù)方案是：一種核一級(jí)用低溫沖擊性能良好的高強(qiáng)鋼鐵粉低氫型低合金鋼焊條 的制備方法，包括以下步驟：
[0037] ①將如權(quán)利要求1所述的藥皮粉料混合均勻；
[0038] ②加入濃度為43°的鉀鈉水玻璃，攪拌混合均勻，加入量為粉料總量的 15-25wt% ；
[0039] ③送入條壓機(jī)內(nèi)按常規(guī)方法將其裹覆于低S、P含量的優(yōu)質(zhì)焊芯上，經(jīng)低溫 80-100°C烘焙2-3小時(shí)、高溫380-400°C烘焙1. 5-2小時(shí)。
[0040] 發(fā)明原理：
[0041] 焊條中使用大理石，在電弧熱的作用下分解成CaO和C02是焊條制造中及常用的 建渣造氣材料，提高熔渣堿度，穩(wěn)定電弧增大熔渣與金屬界面張力和表面張力，改善脫渣， 并有較好的脫S能力。
[0042] 螢石可以調(diào)整熔渣的熔點(diǎn)個(gè)粘度，增加溶者的流動(dòng)性，改善熔渣的物理性能對(duì)焊 縫成型、脫渣等起關(guān)鍵作用，也是降低焊縫中擴(kuò)散氫的主要材料，但因氟的存在，會(huì)造成電 弧不穩(wěn)定，并產(chǎn)生有毒氣體，應(yīng)該合理控制比列。
[0043] 純堿、CMC的加入是為了改善焊條的壓涂性能。
[0044] 錳合金、鎳合金、鑰合金混合物中，錳合金：鎳合金：鑰合金重量份為1?99 :1? 99 :1 ?99。
[0045] 有益效果：
[0046] 本發(fā)明焊條，性能優(yōu)良，焊條表面光滑，成品率高，偏心穩(wěn)定；直流反接焊接時(shí)電弧 穩(wěn)定、基本無(wú)飛濺，脫渣性良好，焊條操作性能優(yōu)異，全位置焊接性能優(yōu)良；焊縫成型美觀， 焊道高度適中，焊縫侵潤(rùn)角適中，熔敷金屬理化性能適中。焊接時(shí)電弧穩(wěn)定、飛濺小、脫渣 好，成型好，全位置操作性能好。所提供的焊條主要用于核電工業(yè)，焊縫熔敷金屬化學(xué)成分 控制嚴(yán)格，特別是S、P、Cu、等有害雜質(zhì)元素控制極低。
[0047] 本發(fā)明焊條的成功發(fā)明對(duì)于第三代核電技術(shù)國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目具有重要意義，并且本項(xiàng) 目也是大型先進(jìn)壓水堆核電站重大專項(xiàng)，滿足"核電設(shè)備用焊接材料"低合金鋼焊條的技術(shù) 條件。
[0048] 本發(fā)明主要用于三代核電安全殼低合金鋼材料的焊接。

【具體實(shí)施方式】
[0049] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0050] 實(shí)施例1
[0051] 取藥皮各成分粉料：大理石250g、硅微粉25g、螢石200g、鐵粉250g、純堿5g、 CMC5g、石墨lg、鋯英砂15g和錳、鎳、鑰合金混合物9g。
[0052] 將上述粉料混合均勻后，加入濃度為43°的鉀鈉水玻璃140g攪拌混合均勻，送入 條壓機(jī)內(nèi)按常規(guī)方法將其裹覆于低S、P含量的優(yōu)質(zhì)焊芯上，再經(jīng)低溫88°C烘焙2小時(shí)、高 溫380°C烘焙1. 5小時(shí)，即成。
[0053] 采用160-170A電流，采用板厚20mm母材為Q345B的試板，試板坡口 10°根部間隙 16_，平焊位置施焊。
[0054] 將本實(shí)施例所得的焊條（直流反接焊接）進(jìn)行焊接試驗(yàn)，電弧穩(wěn)定、基本無(wú)飛濺、 脫渣性能好，焊縫成形美觀。
[0055] 焊條的烙敷金屬化學(xué)成分為：C :0· 070wt %、Mn :1. 20wt %、Si :0· 27wt %、S : 0. 004wt P ：0. 009wt Ni ：1. 7wt Mo ：0. 30wt Cu ：0. 021 V ：0. 002 Cr ： 0. 090wt %，余量為鐵及雜質(zhì)。
[0056] 焊條熔敷金屬力學(xué)性能為：焊縫熔敷金屬在607°C，保溫10小時(shí)，焊條熔敷金屬力 學(xué)性能如表1。
[0057] 表1焊條熔敷金屬力學(xué)性能
[0058]

【權(quán)利要求】
1. 一種核一級(jí)用低溫沖擊性能良好的高強(qiáng)鋼鐵粉低氫型低合金鋼焊條，該焊條包括焊 芯和藥皮，該藥皮由以下成分制成： 大理石：250?350重量份； 娃微粉：10?50重量份； 螢石：200?250重量份； 鐵粉：250?400重量份； 純堿：4. 5?7. 0重量份； CMC:5?10重量份； 石墨：1?5重量份； 鋯英砂：15?30重量份；和 猛合金、鎳合金、鑰合金混合物：9-12份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的核一級(jí)用低溫沖擊性能良好的高強(qiáng)鋼鐵粉低氫型低合金 鋼焊條，其特征在于：所述大理石為CaC03彡96%、S彡0. 03%、P彡0. 03%，顆粒度要求 為：-30 目：100%、-40 目：彡 97%、-170 目：彡 70%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的核一級(jí)用低溫沖擊性能良好的高強(qiáng)鋼鐵粉低氫型低合金 鋼焊條，其特征在于：所述螢石為CaF2彡96%、Si0 2彡3. 0%、C彡(λ 08%、S彡(λ 03%、 Ρ彡0· 03%，顆粒度要求為：-30目：100%、-40目：彡97%、-170目：彡70%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的核一級(jí)用低溫沖擊性能良好的高強(qiáng)鋼鐵粉低氫型低合金鋼 焊條，其特征在于：所述硅微粉為Si02彡90%、Fe 203彡0· 2%、S彡0· 01%、P彡0· 01%，粒 度要求為：-170目：100%、-270目：彡90%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的核一級(jí)用低溫沖擊性能良好的高強(qiáng)鋼鐵粉低氫型低合金鋼 焊條，其特征在于：所述純堿為Na2C0 3彡99 %、NaCl彡0. 70 %。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的核一級(jí)用低溫沖擊性能良好的高強(qiáng)鋼鐵粉低氫型低合金鋼 焊條，其特征在于：所述鋯英砂為Zr02彡60%、Si0 2 < 32%、S < 0· 03%、P < 0· 09%，顆 粒度要求為：_40目：100%、-160目：彡50%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的核一級(jí)用低溫沖擊性能良好的高強(qiáng)鋼鐵粉低氫型低合金鋼 焊條，其特征在于：所述鐵粉為Fe彡99%、C彡(λ 05%、S彡(λ 02%、P彡(λ 02%、0彡(λ 7%， 粒度要求為：-40目：100%、-170目：彡10% ;所述CMC為NaCl彡7%、Η20彡2% ;所述石 墨為C彡90%、Η20彡2%、S彡0· 03%，顆粒度要求為：-40目：100%、-160目：彡50%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7任一權(quán)利要求所述的核一級(jí)用低溫沖擊性能良好的高強(qiáng) 鋼鐵粉低氫型低合金鋼焊條，其特征在于：該焊條熔敷金屬化學(xué)成分為：C < 0. lwt %、 Mnl. 10-1. 80wt Si ^ 0. 8wt S ^ 0. OlOwt P ^ 0. OlOwt Ni ^ 0. 8wt Cr 彡 0· 10wt%、Mo0. 25-0. 50wt%，余量為鐵及雜質(zhì)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的核一級(jí)用低溫沖擊性能良好的高強(qiáng)鋼鐵粉低氫型低合金 鋼焊條，其特征在于：所述焊縫熔敷金屬在595°C _620°C，保溫10小時(shí)，室溫抗拉強(qiáng)度 Rm(Mpa) :620-735,室溫屈服強(qiáng)Rp0.2(MPa):彡540,室溫伸長(zhǎng)率A(%):彡20,200°C屈服強(qiáng) 度RpO. 2(MPa):彡525, -45°C沖擊功KV(J):單值彡54J、平均值彡47J。
10. -種權(quán)利要求1至7任一權(quán)利要求所述的核一級(jí)用低溫沖擊性能良好的高強(qiáng)鋼鐵 粉低氫型低合金鋼焊條的制備方法，包括以下步驟： ① 將如權(quán)利要求1所述的藥皮粉料混合均勻； ② 加入濃度為43°的鉀鈉水玻璃，攪拌混合均勻，加入量為粉料總量的15-25wt% ; ③ 送入條壓機(jī)內(nèi)按常規(guī)方法將其裹覆于低S、P含量的優(yōu)質(zhì)焊芯上，經(jīng)低溫80-100°C烘 焙2-3小時(shí)、高溫380-400°C烘焙1. 5-2小時(shí)。
【文檔編號(hào)】B23K35/40GK104096986SQ201410338951
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日
【發(fā)明者】龔茜萍, 黃逸峰, 蔡中亞, 張俊寶, 蔣勇, 景益 申請(qǐng)人:四川大西洋焊接材料股份有限公司, 上海大西洋焊接材料有限責(zé)任公司, 上海核工程研究設(shè)計(jì)院