核電站主蒸汽管道自動焊接專用焊絲的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及核電站主蒸汽管道自動焊接專用焊接材料，尤其是一種能夠明顯降低 FAC腐蝕速率的專用焊絲。
【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），會產(chǎn)生因輸送蒸汽和水的流動速度較高而導(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選擇鋼種成分來解決 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 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，F(xiàn)AC速率迅速下 降：管道材質(zhì)Cr含量在< 0. 04 %時的腐蝕速度較高，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，腐蝕的相對速度為0. 2 ;當(dāng)Cr含 量達(dá)到1%時，腐蝕的相對速度為0.045。SA335Pll主蒸汽管道就是在此背景下開發(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%
[0006] 表2、SA335Pll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。由于目前還沒有與SA335P11鋼相匹配的專用焊材，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CHW-40CNH焊絲進(jìn)行SA335P11鋼的焊接。
[0009] CHW-40CNH焊絲是一種耐候鋼用焊絲，其化學(xué)成分中添加了Ni、Cr、Cu元素，用于 腐蝕性大氣環(huán)境。CHW-40CNH焊絲的化學(xué)成分、力學(xué)性能如表3所示，從表3可以看出，其成 分雖然與SA335P11鋼接近，但仍然有較大差別。在實(shí)際焊接施工中也發(fā)現(xiàn)，使用CHW-40CNH 焊絲焊接SA335P11鋼時，熔池流動性差，類似于不銹鋼焊絲，對焊工操作水平要求較高，不 利于自動焊技術(shù)應(yīng)用及提高焊接質(zhì)量。
[0010] 表3、CHW-40CNH焊絲化學(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 用焊絲。

【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鋼自動焊焊接完 全匹配的專用焊絲，以保證核電項目批量化工程建設(shè)和后續(xù)運(yùn)營維修的需求。
[0015] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本申請的發(fā)明人經(jīng)潛心研究和實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了一種化學(xué)成 分最適合用作SA335P11鋼自動焊專用焊絲的材料，據(jù)此，提供了一種核電SA335P11鋼自 動焊專用焊絲，其是包括以下化學(xué)成分的鋼絲：C含量0.05~0.Iwt%、Si含量0.7~ I.Owt%、Mn含量 1 ~I. 5wt%、P含量彡 0? 02wt%、S含量彡 0? 02wt%、Ni含量彡 0? 15wt%、 Cr含量I. 00 ~I. 50wt%、Mo含量彡 0? 15wt%、Cu含量彡 0? 4wt%。
[0016] 作為本發(fā)明核電主蒸汽管道自動焊接專用焊絲的一種改進(jìn)，所述焊絲的熔敷 金屬包括以下化學(xué)成分：C含量0. 05wt%、Si含量0. 82wt%、Mn含量I. 26wt%、P含量 0? 013wt%、S含量 0? 006wt%、Ni含量 0? 018wt%、Cr含量I. 29wt%、Mo含量 0?Ollwt%、 Cu含量 0? 188wt%。
[0017] 作為本發(fā)明核電主蒸汽管道自動焊接自動焊專用焊絲的一種改進(jìn)，所述焊絲的規(guī) 格為C>〇. 8mm。
[0018] 作為本發(fā)明核電主蒸汽管道自動焊接專用焊絲的一種改進(jìn)，所述焊絲的熔敷 金屬包括以下化學(xué)成分：C含量0. 03wt%、Si含量0. 90wt%、Mn含量I. 19wt%、P含量 0? 013wt%、S含量 0? 006wt%、Ni含量 0? 016wt%、Cr含量I. 32wt%、Mo含量 0?Ollwt%、 Cu含量 0? 242wt%。
[0019] 作為本發(fā)明核電主蒸汽管道自動焊接專用焊絲的一種改進(jìn)，所述焊絲的規(guī)格為 I.Omm0
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明核電主蒸汽管道自動焊接專用焊絲熔敷金屬的化學(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CHW-40CNH焊絲或與現(xiàn)有的 CHW-40CNH焊絲相當(dāng)，因此使用其完成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)營過程中的質(zhì)量，對核電機(jī)組的安全運(yùn)行有重要意義?？梢?，本發(fā) 明核電主蒸汽管道自動焊專用焊絲有效解決了目前沒有與SA335P11主蒸汽管道相匹配的 焊接材料問題。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 為了使本發(fā)明的發(fā)明目的、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，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書中描述的【具體實(shí)施方式】 僅僅是為了解釋本發(fā)明，并非為了限定本發(fā)明。
[0022] 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主蒸汽管道鋼自動焊專用焊絲的化學(xué)成分、焊絲熔敷金屬的化學(xué)成分以及力學(xué)性 能設(shè)計值，如表4-6所示。
[0023] 表4、核電站主蒸汽管道自動焊接專用焊絲化學(xué)成分設(shè)計值/Vt%
[0024]
[0025] 表5、核電站主蒸汽管道自動焊接專用焊絲熔敷金屬化學(xué)成分設(shè)計值/wt%
[0026]
[0027] 表6、核電站主蒸汽管道自動焊接專用焊絲熔敷金屬力學(xué)性能設(shè)計值
[0030] 生產(chǎn)冶煉時，因本發(fā)明核電站主蒸汽管道自動焊接專用焊絲中硅含量的限制范圍 相對較窄，所以，鋼錠的冶煉有一定難度，后通過選擇優(yōu)質(zhì)硅鐵原料，再添加適當(dāng)含量的硅 鐵，達(dá)到了增加合金的目的。
[0031] 對于鍍銅工藝而言，因本發(fā)明核電主蒸汽管道自動焊專用焊絲含Cr元素，用普通 的化學(xué)鍍銅置換效果較差，焊絲表面鍍銅不良，不均勻，后經(jīng)試驗(yàn)，改用電鍍工藝達(dá)到了理 想效果。
[0032] 經(jīng)測試，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計生產(chǎn)的兩種核電主蒸汽管道自動焊專用焊絲熔敷金屬 化學(xué)成分及力學(xué)性能如表7-8所示。
[0033] 表7、各實(shí)施例焊絲熔敷金屬化學(xué)成分測試結(jié)果/wt%
[0034]
[0035] 表8、各實(shí)施例焊絲熔敷金屬力學(xué)性能測試結(jié)果
[0036]
[0037] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明核電站主蒸汽管道自動焊接專用焊絲熔敷金屬的化學(xué)成 分與SA335P11鋼比較接近，力學(xué)性能也優(yōu)于現(xiàn)有的CHW-40CNH焊絲或與現(xiàn)有的CHW-40CNH 焊絲相當(dāng)，因此使用其完成的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)營過程中的質(zhì)量，對核電機(jī)組的安全運(yùn)行有重要意義?？梢?，本 發(fā)明核電主蒸汽管道自動焊專用焊絲有效解決了目前沒有與SA335P11鋼相匹配的焊接材 料問題。
[0038] 根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實(shí)施方 式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷?。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的【具體實(shí)施方式】，對 本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明 書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
【主權(quán)項】
1. 一種核電站主蒸汽管道自動焊接專用焊絲，其特征在于：所述焊絲包括以下化 學(xué)成分：c含量0? 05~0? Iwt %、Si含量0? 7~1.0 wt %、Mn含量1~I. 5wt %、P含量 彡 0? 02wt %、S 含量彡 0? 02wt %、Ni 含量彡 0? 15wt %、Cr 含量 L 00 ~I. 50wt %、Mo 含量 < 0? 15wt %、Cu 含量< 0? 4wt %。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電站主蒸汽管道自動焊接專用焊絲，其特征在于：所述焊 絲的熔敷金屬包括以下化學(xué)成分：C含量0. 05wt%、Si含量0. 82wt%、Mn含量I. 26wt%、 P 含量 〇? 〇13wt %、S 含量 0? 006wt %、Ni 含量 0? 018wt %、Cr 含量 I. 29wt %、Mo 含量 0.011wt%、Cu 含量 0? 188wt%。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的核電站主蒸汽管道自動焊接專用焊絲，其特征在于：所述焊 絲的規(guī)格為①〇. 8mm。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電站主蒸汽管道自動焊接專用焊絲，其特征在于：所述焊 絲的熔敷金屬包括以下化學(xué)成分：C含量0. 03wt%、Si含量0. 90wt%、Mn含量I. 19wt%、 P 含量 〇? 〇13wt %、S 含量 0? 006wt %、Ni 含量 0? 016wt %、Cr 含量 I. 32wt %、Mo 含量 0? Ollwt%、Cu 含量 0? 242wt%。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的核電站主蒸汽管道自動焊接專用焊絲，其特征在于：所述焊 絲的規(guī)格為①I. 〇mm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種核電站主蒸汽管道自動焊接專用焊絲，其包括以下化學(xué)成分：C含量0.05～0.1wt％、Si含量0.7～1.0wt％、Mn含量1～1.5wt％、P含量≤0.02wt％、S含量≤0.02wt％、Ni含量≤0.15wt％、Cr含量1.00～1.50wt％、Mo含量≤0.15wt％、Cu含量≤0.4wt％。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明核電站主蒸汽管道自動焊接專用焊絲熔敷金屬的化學(xué)成分與SA335？P11主蒸汽管道比較接近，力學(xué)性能也優(yōu)于現(xiàn)有的CHW-40CNH焊絲或與現(xiàn)有的CHW-40CNH焊絲相當(dāng)，因此使用其完成的SA335？P11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)營過程中的質(zhì)量，對核電機(jī)組的安全運(yùn)行有重要意義。
【IPC分類】B23K35/30
【公開號】CN105108374
【申請?zhí)枴緾N201510313717
【發(fā)明人】朱德才, 劉以亮, 王東, 李予衛(wèi), 梁健, 賈軍輝, 彭杰, 譚文良, 謝靜, 康澤壇
【申請人】中廣核工程有限公司, 中國廣核集團(tuán)有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年6月9日