CN108927610B - 核级异种钢管道类专用焊条及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核级异种钢管道类专用焊条及制备方法,由焊芯和裹覆于焊芯表面的药皮组成,该药皮组成和含量为:大理石6‑10重量份、碳酸钡1‑3重量份、萤石2‑5重量份、氟化物0.5‑5重量份、金红石0.5‑5重量份、硅酸盐0.4‑2重量份、电解锰0.4‑1.5重量份、钛铁0.5‑1.5重量份、硅铁0.6‑1.5重量份、铁粉2‑4重量份、铬铁2.5‑4.5重量份、镍粉0‑3重量份、钼铁0‑1.5重量份、铌铁1‑3重量份、纯碱0.2‑0.5。与现有的相比,本发明焊接时电弧稳定,飞溅小,渣流动性好,脱渣好,焊缝成型美观,磁偏吹小,全位置操作性好。
Description
技术领域
本发明涉及焊接材料领域技术,尤其涉及一种核级异种钢管道类专用焊条、制备方法及焊接方法。
背景技术
全球能源十分缺乏,环境污染又较严重。呼吁采用清洁能源、绿色能源、可再生能源,减少有害排放物已成为减少环境污染的主要途径,为了响应节能、环保、减排,世界各国在大力加速发展核电能源,同样我国也在快速发展核电,而我国核电的发展趋势是当前发展压水堆,中期发展快中子堆,远期发展聚变堆。具体地说就是,铀资源采用铀钚循环的技术路线,故核电是绿色能源、可再生能源,运行费用低,有利于提高资源利用率和经济社会的综合效益。
中国已建或在建的核电项目有福清、台山、方家山、秦山、岭澳、防城港、红沿河等。中国开发出具有自主知识产权的大型先进压水堆、高温气冷堆核电技术。"华龙一号"核电技术示范工程也已投入建设。中国实验快堆实现满功率稳定运行72小时,标志着已经掌握快堆关键技术。这些项目均对焊接材料的指标提出了更高的要求。
核级异种钢管道及同质钢材06Cr17Ni12Mo2Ti、06Cr17Ni12Mo2Nb尚未找到适配的焊条。
CN106346167B公开了一种马氏体耐热钢焊接用焊条,虽然其焊接性能不错,但其仅适用于马氏体耐热钢焊接,将其用于焊接核级异种钢管道及同质钢材06Cr17Ni12Mo2Ti、06Cr17Ni12Mo2Nb焊接,焊接工艺及焊接质量差,与该钢焊接并不适配。
CN105689921A(一种具有优异抗酸性的药芯焊丝)与CN104325232A(一种耐磨堆焊药芯焊丝)存在同样的缺陷。
发明内容
本发明的目的之一就在于提供一种核级异种钢管道类专用焊条及制备方法,该焊条焊接时电弧稳定,飞溅小,渣流动性好,脱渣好,焊缝成型美观,磁偏吹小,全位置操作性好。
技术方案是:一种核级异种钢管道类专用焊条及制备方法,由焊芯和裹覆于焊芯表面的药皮组成,该药皮组成和含量为:大理石6-10重量份、碳酸钡1-3重量份、萤石2-5重量份、氟化物0.5-5重量份、金红石0.5-5重量份、硅酸盐0.4-2重量份、电解锰0.4-1.5重量份、钛铁0.5-1.5重量份、硅铁0.6-1.5 重量份、铁粉2-4重量份、铬铁2.5-4.5重量份、镍粉0-3重量份、钼铁0-1.5 重量份、铌铁1-3重量份、纯碱0.2-0.5;所述核级异种钢管道类为核级异种钢管道及同质钢材06Cr17Ni12Mo2Ti、06Cr17Ni12Mo2Nb。
作为优选,所述焊芯为铁铬镍钼锰合金焊芯。
作为优选,所述焊芯成分为:C≤0.060wt%、Mn1.00-2.50wt%、Si≤0.40 wt%、P≤0.030wt%、S≤0.020wt%、Cr18.0-20.0wt%、Ni11.0-14.0wt%、 Mo2.0-3.0wt%、Cu≤0.40wt%、N≤0.080wt%,余量为Fe及必不可少的杂质。
作为优选,所述焊芯成分为:C 0.014、Mn 1.95、Si 0.22、Cr 18.80、 Ni 11.90、Mo2.40、Cu 0.042、S 0.0052、P 0.014,余量为Fe及必不可少的杂质。
作为优选,所述大理石中CaCO3含量≥96%,碳酸钡中BaCO3≥98.50%,萤石中CaF2含量≥96%,氟化物中F≥53%、Na≤32%,金红石中TiO2≥92%,硅酸盐中SiO2≥45%、Al2O3≥25%,电解锰中Mn≥99.5%,钛铁中Ti25%-35%,硅铁中Si42%-47%,铁粉中Fe≥97%,铬铁中Cr65%-70%,镍粉中Ni≥99.5%,钼铁中Mo55%-60%,铌铁中Nb50%-55%,纯碱中NaCl≤0.7%。
作为优选,所述大理石6.0重量份、碳酸钡3.0重量份、萤石4.5重量份、氟化物2.0重量份、金红石5.0重量份、硅酸盐0.8重量份、电解锰1.0重量份、钛铁0.5重量份、硅铁1.0重量份、铁粉4.0重量份、铬铁4.0重量份、镍粉2.0 重量份、钼铁1.0重量份、铌铁1.5重量份、纯碱0.4重量份。
作为优选,所述大理石8.0重量份、碳酸钡2.0重量份、萤石3.5重量份、氟化物3.5重量份、金红石2.5重量份、硅酸盐1.0重量份、电解锰1.2重量份、钛铁1.0重量份、硅铁1.5重量份、铁粉3.0重量份、铬铁3.0重量份、镍粉3.0重量份、钼铁1.5重量份、铌铁2.0重量份、纯碱0.2重量份。
作为优选,所述大理石10.0重量份、碳酸钡1.0重量份、萤石2.0重量份、氟化物5.0重量份、金红石0.5重量份、硅酸盐1.6重量份、电解锰1.5重量份、钛铁1.5重量份、硅铁1.0重量份、铁粉2.0重量份、铬铁2.5重量份、镍粉1.0 重量份、钼铁1.0重量份、铌铁2.2重量份、纯碱0.5重量份。
本发明的目的之二在于提供一种核级异种钢管道类专用焊条的制备方法。
技术方案是:一种核级异种钢管道类专用焊条的制备方法,包括以下步骤:
①将药皮粉料拌混合均匀;
②加入浓度为20-30%的38°Be″~39°Be″的钾钠水玻璃混合均匀,然后送入压条机内将其包裹于焊芯上,再经50℃-160℃烘焙4小时、300℃-380℃保温1.5小时,得焊条。
本发明的目的之三在于提供一种核级异种钢管道类的焊接方法。
技术方案是:一种核级异种钢管道类的焊接方法,该焊接方法采用上述的专用焊条焊接该核级异种钢管道类。
发明原理及有益效果:
本发明奥氏体不锈钢碱性焊条,其焊缝力学性能优良,可保证其安全可靠运行。
本发明焊条适配于核级异种钢管道及同质钢材06Cr17Ni12Mo2Ti、06Cr17Ni12Mo2Nb焊接,熔敷金属化学成分、射线探伤、拉伸、冲击、抗裂试验等均满足异种钢及同质钢接头用焊接材料特殊要求,熔敷金属在焊态下,室温抗拉强度(Rm)、屈服强度(Rp0.2)、断后伸长率(A)、室温冲击功 (KV)等各项力学性能均优良,尤其是焊态熔敷金属室温冲击吸收能量达到 100J左右,经680℃×8h热处理后室温冲击吸收能量仍达到80J左右。且焊接时电弧稳定,飞溅小,渣流动性好,脱渣好,焊缝成型美观,磁偏吹小,全位置操作性好。
定义及解释
%-如无特别说明,该符号为质量百分比。
如无特别说明,本发明中采用的物品均为市售产品。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
取焊芯铁铬镍钼锰合金100Kg,焊芯中各成分为(wt%):C:0.014、Mn: 1.95、Si:0.22、Cr:18.80、Ni:11.90、Mo:2.40、Cu:0.042、S:0.0052、 P:0.014,余量为Fe及必不可少的杂质。
取药皮,药皮中各成分重量如下:含CaCO398.20%的大理石6.0Kg;含BaCO398.70%的碳酸钡3.0Kg;含CaF297.30%的萤石4.5Kg;含F53.7%、 Na29.1%的氟化物2.0Kg;含TiO292.3%的金红石5.0Kg;含SiO246.1%、 Al2O326.5%的硅酸盐0.8Kg;含Mn99.5%的电解锰1.0Kg;含Ti31.1%的钛铁 0.5Kg;含Si45.6%的硅铁1.0Kg;含Fe98.5%的铁粉4.0Kg;含Cr66.5%的铬铁4.0Kg;含Ni99.7%的镍粉2.0Kg;含Mo56.5%的钼铁1.0Kg;含Nb53.2%的铌铁1.5Kg;含NaCl0.35%的纯碱0.4Kg。
将上述粉料搅拌混合均匀后,加入浓度为20-30%的38°Be″~39°Be″的钾钠水玻璃混合均匀,然后送入压条机内将其包裹于焊芯上,再经50℃-160℃烘焙4小时、300℃-380℃保温1.5小时,即得用于核级异种钢管道及同质钢材 06Cr17Ni12Mo2Ti、06Cr17Ni12Mo2Nb配套的奥氏体不锈钢碱性焊条1。
将所得的用于核级异种钢管道及同质钢材06Cr17Ni12Mo2Ti、 06Cr17Ni12Mo2Nb配套的奥氏体不锈钢碱性焊条1进行焊接实验,焊接时电弧稳定,飞溅小,渣流动性好,脱渣好,焊缝成型美观,磁偏吹小,全位置操作性好。其熔敷金属成分:C:0.030%、Mn:1.66%、Si:0.45%、Cr:18.97%、 Ni:11.63%、Mo:2.39%、Cu:0.040%、Nb+Ta:0.55%、S:0.0080%、P: 0.014%,余量为铁和不可避免的杂质。
焊态熔敷金属其室温下的力学性能:抗拉强度Rm=602Mpa、屈服强度 Rp0.2=461Mpa、延伸率A=36.0%、冲击kv(室温)平均值115J;熔敷金属经 680℃×8h热处理后,冲击kv(室温)平均值88J。
实施例2
本实施例除药皮中各成分重量不同外,其余与实施例1均相同。
本实施例中药皮中各成分重量如下:含CaCO398.20%的大理石8.0Kg;含BaCO398.70%的碳酸钡2.0Kg;含CaF297.30%的萤石3.5Kg;含F53.7%、 Na29.1%的氟化物3.5Kg;含TiO292.3%的金红石2.5Kg;含SiO246.1%、 Al2O326.5%的硅酸盐1.0Kg;含Mn99.5%的电解锰1.2Kg;含Ti31.1%的钛铁 1.0Kg;含Si45.6%的硅铁1.5Kg;含Fe98.5%的铁粉3.0Kg;含Cr66.5%的铬铁3.0Kg;含Ni99.7%的镍粉3.0Kg;含Mo56.5%的钼铁1.5Kg;含Nb53.2%的铌铁2.0Kg;含NaCl0.35%的纯碱0.2Kg。
将所得的用于核级异种钢管道及同质钢材06Cr17Ni12Mo2Ti、 06Cr17Ni12Mo2Nb配套的奥氏体不锈钢碱性焊条2进行焊接实验,其熔敷金属成分:C:0.032%、Mn:1.81%、Si:0.47%、Cr:18.81%、Ni:11.95%、 Mo:2.68%、Cu:0.042%、Nb+Ta:0.67%、S:0.0078%、P:0.013%,余量为铁和不可避免的杂质。
焊态熔敷金属其室温下的力学性能:抗拉强度Rm=615Mpa、屈服强度 Rp0.2=470Mpa、延伸率A=38.0%、冲击kv(室温)平均值113J;熔敷金属经 680℃×8h热处理后,冲击kv(室温)平均值81J。
实施例3
本实施例除药皮中各成分重量不同外,其余与实施例1均相同。
本实施例中药皮中各成分重量如下:含CaCO398.20%的大理石10.0Kg;含BaCO398.70%的碳酸钡1.0Kg;含CaF297.30%的萤石2.0Kg;含F53.7%、 Na29.1%的氟化物5.0Kg;含TiO292.3%的金红石0.5Kg;含SiO246.1%、 Al2O326.5%的硅酸盐1.6Kg;含Mn99.5%的电解锰1.5Kg;含Ti31.1%的钛铁 1.5Kg;含Si45.6%的硅铁1.0Kg;含Fe98.5%的铁粉2.0Kg;含Cr66.5%的铬铁 2.5Kg;含Ni99.7%的镍粉1.0Kg;含Mo56.5%的钼铁1.0Kg;含Nb53.2%的铌铁2.2Kg;含NaCl0.35%的纯碱0.5Kg。
将所得的用于核级异种钢管道及同质钢材06Cr17Ni12Mo2Ti、 06Cr17Ni12Mo2Nb配套的奥氏体不锈钢碱性焊条3进行焊接实验,其熔敷金属成分:C:0.034%、Mn:1.86%、Si:0.46%、Cr:18.65%、Ni:11.45%、 Mo:2.35%、Cu:0.041%、Nb+Ta:0.69%、S:0.0077%、P:0.014%,余量为铁和不可避免的杂质。
焊态熔敷金属其室温下的力学性能:抗拉强度Rm=598Mpa、屈服强度 Rp0.2=453Mpa、延伸率A=39.0%、冲击kv(室温)平均值116J;熔敷金属经 680℃×8h热处理后,冲击kv(室温)平均值85J。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种06Cr17Ni12Mo2Ti或06Cr17Ni12Mo2Nb专用焊条,由焊芯和裹覆于焊芯表面的药皮组成,其特征在于该药皮组成和含量为:大理石6-10重量份、碳酸钡1-3重量份、萤石2-5重量份、氟化物0.5-5重量份、金红石0.5-5重量份、硅酸盐0.4-2重量份、电解锰0.4-1.5重量份、钛铁0.5-1.5重量份、硅铁0.6-1.5重量份、铁粉2-4重量份、铬铁2.5-4.5重量份、镍粉0-3重量份、钼铁0-1.5重量份、铌铁1-3重量份、纯碱0.2-0.5重量份;所述焊芯成分为:C≤0.060wt%、Mn1.00-2.50wt%、Si≤0.40wt%、P≤0.030wt%、S≤0.020wt%、Cr18.0-20.0wt%、Ni11.0-14.0wt%、Mo2.0-3.0wt%、Cu≤0.40wt%、N≤0.080wt%,余量为Fe及必不可少的杂质。
2.根据权利要求1所述的06Cr17Ni12Mo2Ti或06Cr17Ni12Mo2Nb专用焊条,其特征在于所述焊芯成分为:C 0.014、Mn 1.95、Si 0.22、Cr 18.80、Ni 11.90、Mo 2.40、Cu 0.042、S0.0052、P 0.014,余量为Fe及必不可少的杂质。
3.根据权利要求1所述的06Cr17Ni12Mo2Ti或06Cr17Ni12Mo2Nb专用焊条,其特征在于:所述大理石中CaCO3含量≥96%,碳酸钡中BaCO3≥98.50%,萤石中CaF2含量≥96%,氟化物中F≥53%、Na≤32%,金红石中TiO2≥92%,硅酸盐中SiO2≥45%、Al2O3≥25%,电解锰中Mn≥99.5%,钛铁中Ti25%-35%,硅铁中Si42%-47%,铁粉中Fe≥97%,铬铁中Cr65%-70%,镍粉中Ni≥99.5%,钼铁中Mo55%-60%,铌铁中Nb50%-55%,纯碱中Na Cl≤0.7%。
4.根据权利要求1-3任一所述的06Cr17Ni12Mo2Ti或06Cr17Ni12Mo2Nb专用焊条,其特征在于:所述大理石6.0重量份、碳酸钡3.0重量份、萤石4.5重量份、氟化物2.0重量份、金红石5.0重量份、硅酸盐0.8重量份、电解锰1.0重量份、钛铁0.5重量份、硅铁1.0重量份、铁粉4.0重量份、铬铁4.0重量份、镍粉2.0重量份、钼铁1.0重量份、铌铁1.5重量份、纯碱0.4重量份。
5.根据权利要求1-3任一所述的06Cr17Ni12Mo2Ti或06Cr17Ni12Mo2Nb专用焊条,其特征在于:所述大理石8.0重量份、碳酸钡2.0重量份、萤石3.5重量份、氟化物3.5重量份、金红石2.5重量份、硅酸盐1.0重量份、电解锰1.2重量份、钛铁1.0重量份、硅铁1.5重量份、铁粉3.0重量份、铬铁3.0重量份、镍粉3.0重量份、钼铁1.5重量份、铌铁2.0重量份、纯碱0.2重量份。
6.根据权利要求1-3任一所述的06Cr17Ni12Mo2Ti或06Cr17Ni12Mo2Nb专用焊条,其特征在于:所述大理石10.0重量份、碳酸钡1.0重量份、萤石2.0重量份、氟化物5.0重量份、金红石0.5重量份、硅酸盐1.6重量份、电解锰1.5重量份、钛铁1.5重量份、硅铁1.0重量份、铁粉2.0重量份、铬铁2.5重量份、镍粉1.0重量份、钼铁1.0重量份、铌铁2.2重量份、纯碱0.5重量份。
7.一种权利要求1至6任一权利要求所述的06Cr17Ni12Mo2Ti或06Cr17Ni 12Mo2Nb专用焊条的制备方法,包括以下步骤:
①将药皮粉料混合均匀;
②加入浓度为20-30%的38°Be″~39°Be″的钾钠水玻璃混合均匀,然后送入压条机内将其包裹于焊芯上,再经50℃-160℃烘焙4小时、300℃-380℃保温1.5小时,得焊条。
8.一种06Cr17Ni12Mo2Ti或06Cr17Ni12Mo2Nb的焊接方法,该焊接方法采用权利要求1-6任一所述的06Cr17Ni12Mo2Ti或06Cr17Ni12Mo2Nb专用焊条焊接06Cr17Ni12Mo2Ti或06Cr17Ni12Mo2Nb。
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