专利名称：一种用于核电站核岛主设备的镍基焊丝的制作方法
技术领域：
本发明属于焊接材料技术领域的焊丝，具体为一种用于AP1000核电站核岛主设备的镍基焊丝，尤其是一种专门使用于反应堆压力容器焊接(包括驱动管座、接管安全端、 堆芯支承块的焊接)和蒸汽发生器焊接(包括管板堆焊以及管子与管板的焊接)的镍基焊丝。
背景技术：
我国在建的核电站反应堆压力容器均采用二代改进技术，而核电技术已经发展到第三代，使用寿命由40年提高到60年，安全性和经济性进一步提高。我国的AP1000三代核电技术还处于引进、消化、吸收过程中。外方名义上可以100%技术转让，但是他们不转让材料成分、加工工艺、焊接技术。因此，此类焊接材料一直依赖进口。核岛主设备用镍基合金为NiCrFe-7合金，其是一种具有良好耐腐蚀性能的镍基合金，母材是在InConel600的基础上进一步提高Cr含量发展而来的，焊接材料也需要随着母合金的发展而发展。这种镍基焊接材料不仅用于镍基合金的焊接，也广泛用于不锈钢零部件的焊接，包括核岛主设备驱动管座焊接，接管安全端焊接和堆芯支承块焊接，蒸汽发生器管板堆焊和管板与管子的焊接。针对该镍基焊丝一直依赖于进口，国内现有的焊材体系中，还未发现有此类镍基焊丝，也未发现相关的技术报导。根据焊接接头熔敷金属性能要求，对该焊接材料的焊缝熔敷金属具有如下技术要求室温屈服强度σ。2≥240MPa，抗拉强度σ b≥550MPa，350°C屈服强度σ 0.2≥190MPa，室温标准冲击功AKv≥70J。
发明内容
本发明的目的，就是提供一种用于AP1000核电站核岛主设备的镍基焊丝，它是适用用于反应堆压力容器焊接(包括驱动管座、接管安全端、堆芯支承块的焊接)和蒸汽发生器焊接(包括管板堆焊以及管子与管板的焊接)的镍基焊丝。解决现有技术中此类焊丝一直依赖于进口，成本较高等问题。本发明的技术方案为—种用于AP1000核电站核岛主设备的镍基焊丝，使用真空熔铸炉冶炼或者电炉加炉外精炼方法冶炼制备母合金钢坯，按重量百分比计，使其基本化学成分组成为Cr 28. 0-31. 5%, Fe 7. 0-11. 0%, Ti 0. 4% -I. 0%, Al 0. 25-1. 10%, Al+Ti O. 90-1. 5 %, Mn ≤ I. O %, Nb ≤O. 02 %, C < O. 04 %, Si ≤ O. 15 %, P < O. 005 %, S
<O. 005%, B < O. 001%, Zr < O. 02%, Ca < O. 005%, Mg < O. 005%, Ta < O. 02%, Cu
<O. 02%, Co < O. 05%, Mo < O. 5%, Ni为余量，其他杂质元素总和< O. 1%。一种用于AP1000核电站核岛主设备的镍基焊丝，将母合金钢锭进行常规的锻造、 轧制、多道次冷拉及在线退火，最终形成焊丝，最终使焊丝的化学成分为Cr 28. 0-31. 5%, Fe -J. 0-11. 0%, Ti 0. 4% -I. 0%, Al 0. 25-1. 10%, Al+Ti O. 90-1. 5 %, Mn ^ I. O %, Nb ^ O. 02 %, C < O. 04 %, Si ^ O. 15 %, P < O. 005 %, S
<O. 005%, B < O. 001%, Zr < O. 02%, Ca < O. 005%, Mg < O. 005%, Ta < O. 02%, Cu
<O. 02%, Co < O. 05%, Mo < O. 5%, Ni为余量，其他杂质元素总和< O. 1%。一种用于AP1000核电站核岛主设备的镍基焊丝，采用钨极氩弧(TIG)焊焊接，使用Ar作为保护气体，最终使焊缝熔敷金属的化学成分为Cr 28. 0-31. 5%, Fe 7. 0-11. 0%, Ti 0. 4% -I. 0%, Al 0. 25-1. 10%, Al+Ti O. 90-1. 5 %, Mn ^ I. O %, Nb ^ O. 02 %, C < O. 04 %, Si ^ O. 15 %, P < O. 005 %, S
<O. 005%, B < O. 001%, Zr < O. 02%, Ca < O. 005%, Mg < O. 005%, Ta < O. 02%, Cu
<O. 02%, Co < O. 05%, Mo < O. 5%, Ni为余量，其他杂质元素总和< O. 1%。所述的用于核电站的核岛主设备镍基焊丝，优选地，Ti 0. 6% -O. 95%, Al O. 28-0. 65%, Al+Ti :0. 90-1. 5%0所述用于核电站核岛主设备的镍基焊丝，焊丝规格为Φ0. 9mm，焊接工艺方法半自动填丝钨极惰性气体焊TIG，焊接工艺是，电流强度130-280A，电弧电压10_13V，送丝速度为2000mm/min，焊接速度为130-180mm/s，电流种类/极性直流DC/正接SP (工件接正极、焊材接负极)，层间温度100°C，保护气体Ar, σ b彡550MPa，气体流量:20L/min。本发明所具有以下优点I、经实验，本发明用于核电站核岛主设备的镍基焊丝，适用于AP1000核岛主设备的焊接，主要用于反应堆压力容器焊接(包括驱动管座、接管安全端、堆芯支承块的焊接) 和蒸汽发生器焊接(包括管板堆焊以及管子与管板的焊接)。2、利用本发明焊丝焊接时，过程稳定，缺陷少，工艺性能好。3、本发明焊丝能够实现焊缝的微合金化，得到符合标准要求的焊缝，可以替代进口焊丝。
具体实施例方式本发明中，焊丝可采用真空感应炉冶炼生产，亦可采用电炉加炉外精炼方法冶炼生产，只要焊丝最终的化学成分能满足以上发明内容的要求即可。表I为实施例镍基焊丝的基本化学成分为(重量比％ )
权利要求
1.一种用于核电站核岛主设备的镍基焊丝，其特征在于，按重量百分比计，其基本化学成分组成为，Cr 28. 0-31. 5%, Fe 7. 0-11. 0%, Ti 0. 4% -I. 0%, Al 0. 25-1. 10%, Al+Ti 0. 90-1. 5%, Mn ^ I. 0%, Nb ^ O. 02%, C < O. 04%, Si ( O. 15%, P < O. 005%, S < O. 005%, B < O. 001%, Zr < O. 02%, Ca < O. 005%, Mg < O. 005%, Ta < O. 02%, Cu<O. 02%, Co < O. 05%, Mo < O. 5%, Ni为余量，其他杂质元素总和< O. 1%。
2.按照权利要求I所述的用于核电站核岛主设备的镍基焊丝，其特征在于，使用真空熔铸炉冶炼或者电炉加炉外精炼方法冶炼制备母合金钢坯，按重量百分比计，其基本化学成分组成为，Cr 28. 0-31. 5%, Fe 7. 0-11. 0%, Ti 0. 4% -I. 0%, Al 0. 25-1. 10%, Al+Ti 0. 90-1. 5%, Mn ^ I. 0%, Nb ^ O. 02%, C < O. 04%, Si ( O. 15%, P < O. 005%, S < O. 005%, B < O. 001%, Zr < O. 02%, Ca < O. 005%, Mg < O. 005%, Ta < O. 02%, Cu<O. 02%, Co < O. 05%, Mo < O. 5%, Ni为余量，其他杂质元素总和< O. 1%。
3.按照权利要求I所述的用于核电站核岛主设备的镍基焊丝，其特征在于，采用钨极氩弧焊焊接，使用Ar作为保护气体，按重量百分比计，最终焊缝熔敷金属的化学成分组成为，Cr 28. 0-31. 5%, Fe 7. 0-11. 0%, Ti 0. 4% -I. 0%, Al 0. 25-1. 10%, Al+Ti O.90-1. 5 %, Mn ^ I. O %, Nb ^ O. 02 %, C < O. 04 %, Si ^ O. 15 %, P < O. 005 %, S<O. 005%, B < O. 001%, Zr < O. 02%, Ca < O. 005%, Mg < O. 005%, Ta < O. 02%, Cu<O. 02%, Co < O. 05%, Mo < O. 5%, Ni为余量，其他杂质元素总和< O. 1%。
4.按照权利要求1-3之一所述的用于核电站的核岛主设备镍基焊丝，其特征在于，TiO.6% -O. 95%, Al 0. 28-0. 65%, Al+Ti :0. 90-1. 5%0
5.按照权利要求I所述用于核电站核岛主设备的镍基焊丝，其特征在于，焊丝规格为Φ0. 9mm，焊接工艺方法半自动填丝钨极惰性气体焊TIG，焊接工艺是，电流强度 130-280A,电弧电压10-13V，送丝速度为2000mm/min，焊接速度为130-180mm/s，电流种类/极性直流DC/正接SP，层间温度< 100°C，保护气体Ar，σ b ^ 550MPa，气体流量 20L/mino
6.按照权利要求I所述的用于核电站核岛主设备的镍基焊丝，其特征在于，镍基焊丝适用于反应堆压力容器焊接或蒸汽发生器焊接，反应堆压力容器焊接包括驱动管座、接管安全端或堆芯支承块的焊接，蒸汽发生器焊接包括管板堆焊或管子与管板的焊接。
全文摘要
本发明属于焊接材料技术领域，具体为一种用于AP1000核电站核岛主设备的镍基焊丝，它是适用于反应堆压力容器焊接(包括驱动管座、接管安全端、堆芯支承块的焊接)和蒸汽发生器焊接(包括管板堆焊以及管子与管板的焊接)的镍基焊丝，解决现有技术中此类焊丝一直依赖于进口，成本较高等问题。其基本化学成分组成为(重量比)Cr28.0-31.5％，Fe7.0-11.0％，Ti0.4％-1.0％，Al0.25-1.10％，Al+Ti0.90-1.5％，Mn≤1.0％，Nb≤0.02％，C＜0.04％，Si≤0.15％，P＜0.005％，S＜0.005％，B＜0.001％，Zr＜0.02％，Ca＜0.005％，Mg＜0.005％，Ta＜0.02％，Cu＜0.02％，Co＜0.05％，Mo＜0.5％，Ni为余量，其他杂质元素总和＜0.1％。本发明焊丝能够实现焊缝的微合金化，得到符合标准要求的焊缝，可以替代进口焊丝。
文档编号B23K9/167GK102581513SQ20121005735
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月6日 优先权日2012年3月6日
发明者李依依, 李殿中, 莫文林, 董文超, 陆善平 申请人:中国科学院金属研究所