核電站主蒸汽管道現(xiàn)場(chǎng)焊接專(zhuān)用焊條的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及核電站主蒸汽管道現(xiàn)場(chǎng)焊接專(zhuān)用焊接材料，尤其是一種能夠明顯降低 FAC腐蝕速率的專(zhuān)用焊條。
【背景技術(shù)】
[0002] 核電站核島的二回路主蒸汽輸送管內(nèi)介質(zhì)溫度高、流速快、流量大（約為火電的 1. 7~1. 9倍），會(huì)產(chǎn)生因輸送蒸汽和水的流動(dòng)速度較高而導(dǎo)致的"流體加速腐蝕（FAC) "現(xiàn) 象，即碳鋼管內(nèi)表面在大量的、高速流動(dòng)的汽水沖刷下，內(nèi)壁具有保護(hù)功能的氧化膜脫落、 變薄，使鋼基體變差、年腐蝕率增加的現(xiàn)象。流體加速腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)可能造成爆管事故， 因此需要提高輸送管的抗汽水沖蝕性能。
[0003] 根據(jù)現(xiàn)有的研究資料，碳鋼中FAC的腐蝕速率取決于介質(zhì)溫度、流速、PH值、電極 電位、管材合金元素、熱力學(xué)等因素，其中管材合金元素是可以通過(guò)選擇鋼種成分來(lái)解決 的。經(jīng)研究表明，在碳鋼中加入特定范圍的Cr含量后可以明顯降低FAC的腐蝕速率，"相對(duì) 減薄率-鋼中Cr%關(guān)系"試驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)碳鋼中的Cr含量> 0. 04%時(shí)，F(xiàn)AC速率迅速下 降：管道材質(zhì)Cr含量在< 0. 04 %時(shí)的腐蝕速度較高，腐蝕速度基本相當(dāng)，假定為1，隨著Cr 含量的增加，腐蝕速度逐漸降低；當(dāng)Cr含量達(dá)到0. 2%時(shí)，腐蝕的相對(duì)速度為0. 2 ;當(dāng)Cr含 量達(dá)到1%時(shí)，腐蝕的相對(duì)速度為0. 045。SA335P11主蒸汽管道就是在此背景下開(kāi)發(fā)的具有 較高抗FAC性能的新鋼種，其化學(xué)成分和力學(xué)性能如表1、表2所示。
[0004] 表1、SA335P11鋼化學(xué)成分表/wt%
[0005]
[0006] 表2、SA335P11鋼力學(xué)性能表
[0007]
[0008] SA335P11鋼的抗FAC用途，要求與其匹配的焊接材料熔敷金屬中也具有一定含量 的Cr元素成分，以使焊縫金屬中也具有一定含量的Cr，這樣管道的焊縫金屬部分也具有抗 FAC能力。由于目前還沒(méi)有與SA335P11鋼相匹配的專(zhuān)用焊材，因此核電建設(shè)中只能選用化 學(xué)成分、力學(xué)性能與SA335P11鋼接近的E5015焊條進(jìn)行SA335P11鋼的焊接。
[0009] E5015焊條是用于普通20、16Mn鋼焊接的焊條，其化學(xué)成分、力學(xué)性能如表3所示。 從表3可以看出，E5015焊條熔敷金屬中的鉻元素含量極少，不能滿(mǎn)足SA335P11鋼的焊接 要求。
[0010] 表3、E5015焊條化學(xué)成分（wt% )、力學(xué)性能表
[0013] 有鑒于此，確有必要提供一種化學(xué)成分和力學(xué)性能與SA335P11鋼完全匹配的專(zhuān) 用焊條。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的目的在于：提供一種化學(xué)成分和力學(xué)性能與SA335P11主蒸汽管道完全 匹配的專(zhuān)用焊條，以保證核電項(xiàng)目批量化工程建設(shè)和后續(xù)運(yùn)營(yíng)維修的需求。
[0015] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，發(fā)明人經(jīng)潛心研究和實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)核島主蒸汽管道現(xiàn)場(chǎng)焊 接專(zhuān)用焊條熔敷金屬中包括以下元素，且這些元素的含量分別為以下值時(shí)效果最佳：C含 量彡0? 12wt%、Si含量彡0? 70wt%、Mn含量彡I.OOwt%、P含量彡0? 020wt%、S含量 彡 0? 020wt%、Ni含量彡 0? 20wt%、Cr含量I. 20-1. 50wt%、Mo含量彡 0? 65wt%、Cu含量 彡 0. 35wt%。
[0016] 作為本發(fā)明核電主蒸汽管道現(xiàn)場(chǎng)焊接專(zhuān)用焊條的一種改進(jìn)，所述焊條包括芯線(xiàn) 和涂在芯線(xiàn)上的藥皮，其芯線(xiàn)為包括以下化學(xué)成分的鋼絲：C含量< 0.07wt%、Si含量 彡 0? 65wt%、Mn含量 0? 85-1.OOwt%、P含量彡 0? 020wt%、S含量彡 0? 020wt%、Ni含量 彡 0? 30wt%、Cr含量彡I. 30wt%、Cu含量彡 0? 020wt%。。
[0017] 作為本發(fā)明核電主蒸汽管道現(xiàn)場(chǎng)焊接專(zhuān)用焊條的一種改進(jìn)，所述藥皮的配方包 括：碳酸鹽30-70wt%、氟化物8-45wt%、娃酸鹽9-22wt%、鐵合金l〇-35wt%、穩(wěn)弧劑 5-lOwt%、粘結(jié)劑l_5wt%。
[0018] 作為本發(fā)明核電主蒸汽管道現(xiàn)場(chǎng)焊接專(zhuān)用焊條的一種改進(jìn)，所述焊條熔敷金屬 中包括以下元素，這些元素的含量分別為：C含量0. 080wt%、Si含量0. 50wt%、Mn含量 0? 85wt%、P含量 0? 020wt%、S含量 0? 015wt%、Ni含量 0? 070wt%、Cr含量I. 39wt%、Cu 含量 0? 036wt%、V含量 0? 008wt%、Al含量 0? 00Iwt%、Mo含量不超過(guò) 0? 28wt%。
[0019] 作為本發(fā)明核電主蒸汽管道現(xiàn)場(chǎng)焊接專(zhuān)用焊條的一種改進(jìn)，所述焊條熔敷金屬 中包括以下元素，這些元素的含量分別為：C含量0. 067wt%、Si含量0. 52wt%、Mn含量 0? 90wt%、P含量 0? 018wt%、S含量 0? 016wt%、Ni含量 0?Ollwt%、Cr含量I. 25wt%、Cu 含量 0? 026wt%、V含量 0? 008wt%、Al含量 0? 00Iwt%、Mo含量不超過(guò) 0? 30wt%。
[0020] 作為本發(fā)明核電主蒸汽管道現(xiàn)場(chǎng)焊接專(zhuān)用焊條的一種改進(jìn)，所述焊條熔敷金屬 中包括以下元素，這些元素的含量分別為：C含量0. 049wt%、Si含量0. 50wt%、Mn含量 0? 87wt%、P含量 0? 018wt%、S含量 0? 014wt%、Ni含量 0?Ollwt%、Cr含量I. 36wt%、Cu 含量 0? 025wt%、V含量 0? 008wt%、Al含量 0? 002wt%、Mo含量不超過(guò) 0? 30wt%。
[0021] 作為本發(fā)明核電主蒸汽管道現(xiàn)場(chǎng)焊接專(zhuān)用焊條的一種改進(jìn)，所述焊條的規(guī)格為 C> 2. 0mm、C> 3. 2mm或C> 4. 0mm。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明核電主蒸汽管道現(xiàn)場(chǎng)焊接專(zhuān)用焊條熔敷金屬的化學(xué)成分 與SA335P11主蒸汽管道比較接近，力學(xué)性能也優(yōu)于現(xiàn)有的E5015焊條或與現(xiàn)有的E5015焊 條相當(dāng)，因此使用其完成SA335P11主蒸汽管道焊縫的抗FAC性能有顯著提高，確保了核電 站主蒸汽管道焊縫在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的質(zhì)量，對(duì)核電機(jī)組的安全運(yùn)行有重要意義?？梢?jiàn)，本發(fā)明 核電主蒸汽管道專(zhuān)用焊條有效解決了目前沒(méi)有與SA335P11主蒸汽管道鋼相匹配的焊接材 料問(wèn)題。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及其有益技術(shù)效果更加清晰，以下結(jié)合具體實(shí)施 方式，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說(shuō)明書(shū)中描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅 是為了解釋本發(fā)明，并非為了限定本發(fā)明。
[0024] 為了與SA335P11主蒸汽管道鋼配合，發(fā)明人經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，得出了本發(fā)明核電 SA335P11主蒸汽管道鋼專(zhuān)用焊條熔敷金屬的化學(xué)成分、力學(xué)性能、芯線(xiàn)化學(xué)成分以及藥皮 配方的設(shè)計(jì)值，如表4-7所示。
[0025] 表4、SA335P11主蒸汽管道鋼專(zhuān)用焊條熔敷金屬化學(xué)成分設(shè)計(jì)值/Vt%
[0026]
[0027] 表5、SA335P11主蒸汽管道鋼專(zhuān)用焊條熔敷金屬力學(xué)性能設(shè)計(jì)值
[0028]
[0029] 表6、SA335P11主蒸汽管道鋼專(zhuān)用焊條芯線(xiàn)化學(xué)成分設(shè)計(jì)值/wt%
[0030]
[0031] 按照焊接過(guò)程中所起作用，藥皮組分按作用通?？煞譃椋?br>[0032] 1)穩(wěn)弧劑：主要作用是改善焊條的引弧性能和提高焊接電弧的穩(wěn)定性，凡能使氣 體電離降低的物質(zhì)，都能提高電弧的穩(wěn)定性，一般采用含有堿金屬和堿土金屬的化合物，如 鉀、鈉、鈣的化合物；本發(fā)明SA335P11主蒸汽管道鋼焊條藥皮穩(wěn)弧劑可來(lái)自