CN102126095B

CN102126095B - 用于核岛设备焊接的镍基电焊条药皮、焊条及其制备方法

Info

Publication number: CN102126095B
Application number: CN 201110068832
Authority: CN
Inventors: 何国; 秦仁耀; 吴峥; 邱执中; 杨光磊
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2031-03-22
Also published as: CN102126095A

Abstract

一种焊接材料技术领域的用于核岛设备焊接的镍基电焊条药皮及其焊条，其镍基电焊条药皮的组分为CaO、CaF₂、TiO₂、SiO₂、Mn、NbFe、K₂O、Na₂O以及含有Ni和Cr的金属粉。本发明以适宜的碱性和酸性化合物为基础，成分更简单、合理，焊接工艺性能也得到了进一步地提高，使用范围更广。

Description

用于核岛设备焊接的镍基电焊条药皮、焊条及其制备方法

技术领域

本发明涉及的是一种焊接材料技术领域的电焊条，具体是一种用于核岛设备焊接的镍基电焊条药皮、焊条及其制备方法。

背景技术

核电是目前最高效且无污染的新型发电能源，其发展前景大有替代目前占发电总量比例最高、对环境有较大污染且能耗损失较高的火力发电体系。因此，世界各国都在大力发展、建设核电行业。核电工业在全球进入了一个高速发展的新时期。由于核电设备中不少部件都是长期在高温以及有核辐射的环境下使用，如有：压水反应堆压力容器内构件、热交换器中的管板、隔板和U形管以及压力容器内部支撑块等。这些重要的核电部件都采用是耐高温、耐核辐射以及耐腐蚀性能更优越的不锈钢和镍基合金材料，如：0Cr18Ni10Ti、304系列的不锈钢以及Inconel690镍基合金。

作为匹配核岛设备焊接要求的电焊条，不仅焊接工艺、工艺方法和焊工技术要满足相应的标准和要求，焊接材料也必须满足焊后熔敷金属化学成分要求、力学性能要求以及耐高温、耐核辐射和耐腐蚀性能要求等。

经对现有技术的文献检索发现，CN101450430A专利也是用于核电材料的电焊条，虽其配置药皮所需的矿物粉种类简洁，但其是用于20HR核电专用材料的焊条药皮，其应用范围很窄；CN101745759A专利是虽也是用于镍基材料的镍基焊条，从其熔敷金属的化学成分来看，其主要应用于含Cr量为13.0-17.0％、含C量≤0.10％型船舶上使用堆焊镍基焊条；CN101745758A专利是一种交流镍基焊条，从其熔敷金属的化学成分和焊芯材料来看，其属于Ni-Cr-Mo系镍基焊条，也主要应用于Ni-Cr-Mo系镍基合金的焊接；而CN1974106A专利是一种多组元镍基耐磨耐热对焊焊条的制备方法的工艺较复杂，而且焊条中所含有的合金元素较多，容易增加电焊条的成本。通过上述检索发现，目前尚无一种用于核岛设备焊接且经济又有良好的力学性能、耐高温、耐核辐射和耐腐蚀的镍基电焊条。鉴于此，本发明者通过不断地摸索和实践完成了本发明。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于核岛设备焊接的镍基电焊条药皮、焊条及其制备方法，以适宜的碱性和酸性化合物为基础，成分更简单、合理，焊接工艺性能也得到了进一步地提高，使用范围更广。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种用于核岛设备焊接的镍基电焊条药皮，其组分为CaO、CaF₂、TiO₂、SiO₂、Mn、NbFe、K₂O、Na₂O以及含有Ni和Cr的金属粉，其中各个组分的重量百分数为：CaO：15-22％、CaF₂：6-12％、TiO₂：32-48％、SiO₂：8-12％、Mn：5-20％、NbFe：3-5％、K₂O：4-6％、Na₂O：4-6％以及4-10％金属粉，其中：金属粉是由占所述镍基电焊条药皮总质量的1-3％Ni粉和3-8％Cr粉组成的。

本发明涉及一种用于核岛设备焊接的镍基电焊条的制备方法，通过选取30-35重量份的所述镍基电焊条药皮包裹加工好的65-70重量份的Inconel 690焊丝后，在油压型焊条压涂机上压制后，经烘干制成所述电焊条。

本发明涉及上述方法制备得到的用于核岛设备焊接的镍基电焊条，其熔敷金属组分及重量百分数为：C：≤0.05％、Mn：≤0.50％、Si：≤0.50％、Al：≤0.50％、Ti：≤0.50％、Mo：≤0.50％、S：≤0.015％、P：≤0.020％、Cu：≤0.50％、Ni：≥50.0％、Cr：28.0-31.5％、Fe：7.0-12.0％以及Nb：1.0-2.5％。

本发明具有相当突出的优点：

(1)较为合理的配方比例，焊接后焊道光滑、有良好的去渣性、无夹渣、气孔、宏观裂纹等明显缺陷，具有优良的焊接工艺性能。

(2)该焊条不仅可用于核岛设备中镍基合金构件的焊接，同样也可用于核岛设备中异种不锈钢之间、不锈钢与镍基合金的异种焊接，具有较广泛的应用及实用价值。

(3)该焊条焊后熔敷金属的化学成分纯度较高，性能优越，完全符合镍及镍合金焊条的GB/T 13814-2008国家标准和美国标准AWS A5.11/A5.11M：2005。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

以下实施例中选择直径为Φ3.2mm的优质Inconel 690焊芯。其具体化学成分见表1；

表1 本实施例实施例焊条的焊芯具体化学成分对比(重量％)

实施例焊条的药皮成分配比见表2；

表2 实施例焊条的药皮成分配比(重量％)

本实施例的电焊条的制备是在常规的油压型焊条压涂机上压制成电焊条。电焊条经150℃低温烘干和300℃的高温烘干后进行焊接试验。电焊条的熔敷金属的化学成分均列入表3；

表3 为实施例电焊条的熔敷金属化学成分(重量％)

本实施例的电焊条熔敷金属的力学性能列入表4；

表4为实施例电焊条熔敷金属的力学性能

试验结果显示：用于核岛设备焊接的镍基电焊条的熔敷金属不仅在常温下有优异的力学性能，且在高温环境中同样能保持其良好的力学性能，表现出其具有良好的耐高温性能。

本实施例的电焊条熔敷金属的耐腐蚀性能测试结果列入表5；

表5 为实施例电焊条熔敷金属的在硝酸/氢氟酸混合液(硝酸20％，氢氟酸2％)中的耐腐性能

实施例序号	1	2	3
				腐蚀速率(mm/m)	0.021	0.014	0.017

注：平均试验温度为60℃；mm/m表示毫米/月。

试验结果显示：用于核岛设备焊接的镍基电焊条的熔敷金属具有优良的耐腐蚀性能。

Claims

1.一种用于核岛设备焊接的镍基电焊条药皮，其特征在于，其各个组分的重量百分数为：CaO：15-22%、CaF₂：6-12%、TiO₂：32-48%、SiO₂：8-12%、Mn：5-20%、NbFe：3-5%、K₂O：4-6%、Na₂O：4-6%以及4-10%的由占所述镍基电焊条药皮总质量的1-3%Ni粉和3-8%Cr粉组成的金属粉。

2.一种用于核岛设备焊接的镍基电焊条的制备方法，通过选取30-35重量份的根据权利要求1所述的镍基电焊条药皮包裹加工好的65-70重量份的Inconel 690焊丝后，在油压型焊条压涂机上压制后，经烘干制成所述电焊条。

3.一种根据权利要求2所述方法制备得到的用于核岛设备焊接的镍基电焊条，其特征在于，其熔敷金属组分及重量百分数为：C：≤0.05%、Mn：3.16%、3.42%或3.99%、Si：≤0.50%、P：≤0.020%、S：≤0.015%、Cr：28.0-31.5%、Fe：8.88%、9.03%或9.71%、Nb：1.0-2.5%，余量为Ni。