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一种用于焊接 核反应堆 压 力容器用SA-508Gr.3 Cl.2 钢的低 合金钢焊条

阅读：769发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种用于焊接核反应堆压力容器用SA-508Gr.3 Cl.2 钢的低合金钢焊条专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种用于焊接核反应堆压力容器用SA-508 Gr.3 C1.2 钢的低合金钢焊条，包括焊芯和包覆焊芯的药皮，所述焊芯为低S、P含量的优质碳钢焊芯，所述药皮中各成分的重量百分比含量分别为：大理石粉30～42％、萤石粉12～24％、金红石粉2～6％、钛酸钾 0.5～2％、还原铁粉22～32％、电解锰3.5～6.5％、喷雾硅铁3.5～8％、镍粉1.2～2.8％、钼铁1.8～3.0％、石墨 0.15～0.35％、海藻酸盐0.4～0.8％、纯碱 0.4～0.8％和粘结剂19～28％，除粘结剂外，其余各成分的总量为100％。较为合理的配方比例，具有良好的焊接工艺性能：电弧稳定、熔渣流动性好、脱渣容易、焊缝成型平整。，下面是一种用于焊接核反应堆压力容器用SA-508Gr.3 Cl.2 钢的低合金钢焊条专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于焊接核反应堆压力容器用SA-508Gr.3C1.2 钢的低合金钢焊条，包括焊芯和包覆焊芯的药皮，其特征在于：所述焊芯为低S、P含量的优质碳钢焊芯，所述药皮中各成分的重量百分比含量分别为：大理石粉30～42％、萤石粉12～24％、金红石粉2～6％、钛酸钾
0.5～2％、还原铁粉22～32％、电解锰3.5～6.5％、喷雾硅铁3.5～8％、镍粉1.2～2.8％、钼铁1.8～3.0％、石墨0.15～0.35％、海藻酸盐0.4～0.8％、纯碱0.4～0.8％和粘结剂19～
28％，除粘结剂外，其余各成分的总量为100％。
2.根据权利要求1所述的一种用于焊接核反应堆压力容器用SA-508Gr.3C1.2钢的低合金钢焊条，其特征在于：大理石粉中CaCO3含量≥96wt％，萤石粉中CaF2含量≥96wt％，金红石粉中TiO2含量≥92wt％，钛酸钾中Ti02含量≥60wt％、K20含量≥28.0wt％，电解锰中Mn含量≥99.5wt％，喷雾硅铁中Si含量40～48wt％，镍粉中Ni含量≥99.5wt％，钼铁中Mo含量≥55wt％。
3.根据权利要求1所述的一种用于焊接核反应堆压力容器用SA-508Gr.3C1.2钢的低合金钢焊条，其特征在于：所述粘结剂为钾钠水玻璃，其波美浓度为41.5°～43°。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种用于焊接核反应堆压力容器用SA-508Gr.3Cl.2钢的低合金钢焊条，其特征在于：焊条焊接后熔敷金属化学成分的重量百分比含量分别为：C≤0.100％、Mn：1.00～1.80％、Si：0.15～0.60％、S≤0.010％、P≤0.010％、Cr≤0.15％、Ni：0.60～1.00％、Mo：0.40～0.65％、V≤0.04％、Cu≤0.15％、Fe余量以及不可避免的杂质。
5.根据权利要求4所述的一种用于焊接核反应堆压力容器用SA-508Gr.3Cl.2钢的低合金钢焊条，其特征在于：该焊接核反应堆压力容器用SA-508Gr.3Cl.2钢的低合金钢焊条焊缝熔敷金属在595～620℃×2h 热处理态下或者在595～620℃×24.5h热处理态下，焊缝熔敷金属力学性能均能达到如下：室温抗拉强度Rm 620～720MPa、室温RP0.2≥450MPa、-25℃KV≥40J。
6.根据权利要求1-3任一所述的一种用于焊接核反应堆压力容器用SA-508Gr.3Cl.2钢的低合金钢焊条的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将药皮中各成分的粉料按比例混合均匀后；
S2、加入总成分重19～28％的钾钠水玻璃粘结剂，其波美浓度为41.5°～43°，搅拌混合均匀；
S3、然后送入压条机内按常规方法将其裹覆于焊芯上，再经低温和高温烘焙即成；
S4、焊条中药皮的重量为焊条总重量的35～45％。
7.根据权利要求6所述的一种用于焊接核反应堆压力容器用SA-508Gr.3Cl.2钢的低合金钢焊条的制备方法，其特征在于：低温烘焙的温度为80-120℃，烘焙时间1.5-2h，高温烘焙的温度为380-390℃，烘焙时间1-2h。

说明书全文

一种用于焊接 核反应堆 压 力容器用SA-508 Gr.3 Cl.2 钢的低

合金钢焊条

技术领域

[0001] 本发明涉及焊接材料相关领域，具体为一种用于焊接核反应堆压力容器用SA-508 Gr.3 Cl.2钢的低合金钢焊条。

背景技术

[0002] SA-508 Gr.3 Cl.2钢为核反应堆压力容器用Mn-Mo-Ni 低合金钢，该钢强度适中、塑性良好、可锻性和可焊性优良、中子辐照敏感性低。作为核电站压力容器、稳压器和蒸发器锻件用钢，广泛应用在三代非能动压水堆核电设备上。

[0003] 目前，在国内核电站建设中，由于SA-508Gr.3Cl.2配套焊材技术要求高、国产焊材尚不能满足其技术指标，全部采用的是进口焊材，而进口焊材采购周期长、使用成本高、与进口焊材制造厂商联系沟通也存在诸多不便，常规低合金钢焊条E9018-G在无法保证满足595～620℃×2h及24.5h 热处理态熔敷金属力学性能，随着热处理时间的延长，熔敷金属抗拉强度下降明显，提高焊缝强度又对韧性产生负面影响。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种用于焊接核反应堆压力容器用SA-508Gr.3Cl.2钢的低合金钢焊条，以解决上述背景技术中提出的问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0006] 一种用于焊接核反应堆压力容器用SA-508 Gr.3 Cl.2钢的低合金钢焊条，包括焊芯和包覆焊芯的药皮，所述焊芯为低S、P含量的优质碳钢焊芯，所述药皮中各成分的重量百分比含量分别为：大理石粉30～42％、萤石粉12～24％、金红石粉2～6％、钛酸钾0.5～2％、还原铁粉22～32％、电解锰3.5～6.5％、喷雾硅铁3.5～8％、镍粉1.2～2.8％、钼铁1.8～3.0％、石墨0.15～0.35％、海藻酸盐0.4～0.8％、纯碱0.4～0.8％和粘结剂19～28％，除粘结剂外，其余各成分的总量为100％。

[0007] 优选的，大理石粉中CaCO3含量≥96wt％，萤石粉中CaF2含量≥96wt％，金红石粉中TiO2含量≥92wt％，钛酸钾中TiO2含量≥60wt％、K2O含量≥28.0wt％，电解锰中Mn含量≥99.5wt％，喷雾硅铁中Si含量40～48wt％，镍粉中Ni含量≥99.5wt％，钼铁中Mo含量≥55wt％。

[0008] 优选的，所述粘结剂为钾钠水玻璃，其波美浓度为41.5°～43°。

[0009] 优选的，焊条焊接后熔敷金属化学成分的重量百分比含量分别为：C≤0.100％、Mn：1.00～1.80％、Si：0.15～0.60％、S≤0.010％、P≤0.010％、Cr≤0.15％、Ni：0.60～1.00％、Mo：0.40～0.65％、V≤0.04％、Cu≤0.15％、Fe余量以及不可避免的杂质。

[0010] 优选的，该焊接核反应堆压力容器用SA-508 Gr.3 Cl.2钢的低合金钢焊条焊缝熔敷金属在595～620℃×2h热处理态下或者在595～620℃×24.5h热处理态下，焊缝熔敷金属力学性能均能达到如下：室温抗拉强度Rm 620～720MPa、室温RP0.2≥450MPa、-25℃KV≥40J。

[0011] 一种用于焊接核反应堆压力容器用SA-508 Gr.3 Cl.2钢的低合金钢焊条的制备方法，包括以下步骤：

[0012] S1、将药皮中各成分的粉料按比例混合均匀后；

[0013] S2、加入总成分重19～28％的钾钠水玻璃粘结剂，其波美浓度为41.5°～43°，搅拌混合均匀；

[0014] S3、然后送入压条机内按常规方法将其裹覆于焊芯上，再经低温和高温烘焙即成；

[0015] S4、焊条中药皮的重量为焊条总重量的35～45％。

[0016] 优选的，低温烘焙的温度为80-120℃，烘焙时间1.5-2h，高温烘焙的温度为380-390℃，烘焙时间1-2h。

[0017] 本发明药皮原料中各成分的主要作用如下：

[0018] 大理石粉：主要作用是造渣、造气，稳定电弧，提高熔渣碱度，改善脱渣性能，并有较好的脱硫能力和间接脱磷效果，分解C02保护焊缝不被氧、氮化，减少焊缝金属中的氢含量；大理石在药皮中的含量为30～42％。

[0019] 萤石粉：适量的萤石可以降低液态金属的表面张力，提高其流动性，使得焊缝成型美观，降低焊缝气孔敏感性，并能够降低熔敷金属的扩散氢含量，本发明的萤石含量的合适范围是12～24％。

[0020] 金红石粉：金红石的主要作用是稳定电弧、造渣，调整熔渣的表面张力、粘度、流动性等物理性能，改善提高脱渣性能，改善焊缝成型，减少飞溅等作用；但是太多的金红石易恶化熔敷金属机械性能及抗裂性，因此金红石在药皮中的含量为2～6％。

[0021] 钛酸钾：钛酸钾的主要作用是造渣、稳定电弧、增加药皮塑性，钛酸钾在药皮中的含量为0.5～2％。

[0022] 大部分碱性低氢型焊条药皮主要以大理石、萤石为主，加入金红石改善焊条焊接工艺性能，本发明在大理石、萤石配合金红石的基础上，加入钛酸钾，四者按一定的比例组合，能在进一步提高药皮碱度的同时，避免过多地牺牲焊条工艺性能，并且改善药皮涂料在焊条压涂过程中的塑性、弹性及流动性，提高焊条的压涂质量，使焊条药皮表面光滑而不开裂。

[0023] 电解锰：电解锰的加入主要是向焊缝中过度锰元素，提高焊缝金属的强度和塑性，同时可以起到脱氧脱硫、加快焊接反应速度的作用；电解锰在药皮中的含量为3.5～6.5％。

[0024] 喷雾硅铁：主要作用是脱氧和渗合金，喷雾硅铁在药皮中的含量为3.5～8％。

[0025] 还原铁粉：还原铁粉可有效提高焊条熔敷效率，是高效铁粉型焊条必备的原材料，还原铁粉在药皮中的含量22～32％。

[0026] 镍粉：主要是作为合金剂加入，提高焊缝韧性，镍粉在药皮中的加入量为1.2～2.8％。

[0027] 钼铁：主要是作为合金剂加入，提高焊缝热强性。钼铁在药皮中的加入量为1.8～3.0％。

[0028] 石墨：主要作用是稳弧与改善压涂，石墨在药皮中的含量为0.15～0.35％。

[0029] 海藻酸盐与纯碱的加入是为了改善焊条的压涂性能。

[0030] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0031] 1.较为合理的配方比例，具有良好的焊接工艺性能：电弧稳定、熔渣流动性好、脱渣容易、焊缝成型平整；

[0032] 2.该焊条焊后熔敷金属的化学成分纯度较高，性能稳定优越，完全符合国家标准GB/T 32533、美国标准AWS A5.5/A5.5M以及欧洲标准ISO 18275的要求；

[0033] 3.该焊条的焊缝具有优良的强韧性匹配，为兼顾焊接工艺性能、熔敷金属化学成分及力学性能，采用高碱度的碱性铁粉型渣系药皮以提高焊缝纯净度，同时调整合金配比，满足熔敷金属力学性能，对药皮中各组分的比例进行合理化分配，保证焊条焊接工艺性能优良，并且能保持595～620℃×2h及24.5h热处理态熔敷金属力学性能一致、且熔敷金属化学成分范围较窄，C含量≤0.100wt％、Mn含量1.00～1.80wt％、Ni含量0.60～1.00wt％、Mo含量0.45～0.60wt％，焊接时熔渣流动性好、电弧稳定、飞溅小、脱渣好、焊缝成型美观以及全方位操作性能好等目的；

[0034] 4.该焊条不仅可用SA-508 Gr.3 Cl.2钢的焊接，同样也可用于其他相同强度等级低合金钢板的焊接，实现该焊材国产化，能打破进口焊材垄断，缩短焊材采购周期、降低焊材使用成本，同时还能提高焊材制造企业经济效益、提升企业行业知名度，更能为国家核电事业发展助力。

具体实施方式

[0035] 下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0036] 本发明提供一种技术方案：一种用于焊接核反应堆压力容器用SA-508 Gr.3 Cl.2钢的低合金钢焊条，包括焊芯和包覆焊芯的药皮，所述焊芯为低S、P含量的优质碳钢焊芯，所述药皮中各成分的重量百分比含量分别为：大理石粉30～42％、萤石粉12～24％、金红石粉2～6％、钛酸钾0.5～2％、还原铁粉22～32％、电解锰3.5～6.5％、喷雾硅铁3.5～8％、镍粉1.2～2.8％、钼铁1.8～3.0％、石墨0.15～0.35％、海藻酸盐0.4～0.8％、纯碱0.4～0.8％和粘结剂19～28％，除粘结剂外，其余各成分的总量为100％。

[0037] 进一步的，大理石粉中CaCO3含量≥96wt％，萤石粉中CaF2含量≥96wt％，金红石粉中TiO2含量≥92wt％，钛酸钾中TiO2含量≥60wt％、K2O含量≥28.0wt％，电解锰中Mn含量≥99.5wt％，喷雾硅铁中Si含量40～48wt％，镍粉中Ni含量≥99.5wt％，钼铁中Mo含量≥55wt％。

[0038] 进一步的，所述粘结剂为钾钠水玻璃，其波美浓度为41.5°～43°。

[0039] 进一步的，焊条焊接后熔敷金属化学成分的重量百分比含量分别为：C≤0.100％、Mn：1.00～1.80％、Si：0.15～0.60％、S≤0.010％、P≤0.010％、Cr≤0.15％、Ni：0.60～1.00％、Mo：0.40～0.65％、V≤0.04％、Cu≤0.15％、Fe余量以及不可避免的杂质。

[0040] 进一步的，该焊接核反应堆压力容器用SA-508 Gr.3 C1.2钢的低合金钢焊条焊缝熔敷金属在595～620℃×2h热处理态下或者在595～620℃×24.5h热处理态下，焊缝熔敷金属力学性能均能达到如下：室温抗拉强度Rm 620～720MPa、室温RP0.2≥450MPa、-25℃KV≥40J。

[0041] 一种用于焊接核反应堆压力容器用SA-508 Gr.3 Cl.2钢的低合金钢焊条的制备方法，包括以下步骤：

[0042] S1、将药皮中各成分的粉料按比例混合均匀后；

[0043] S2、加入总成分重19～28％的钾钠水玻璃粘结剂，其波美浓度为41.5°～43°，搅拌混合均匀；

[0044] S3、然后送入压条机内按常规方法将其裹覆于焊芯上，再经低温和高温烘焙即成；

[0045] S4、焊条中药皮的重量为焊条总重量的35～45％。

[0046] 进一步的，低温烘焙的温度为80-120℃，烘焙时间1.5-2h，高温烘焙的温度为380-390℃，烘焙时间1-2h。

[0047] 以下实施例中选择直径为Φ4.0mm的优质H08A碳钢焊芯。

[0048] 其具体化学成分见表1；

[0049] 表1本实施例焊条的焊芯具体化学成分对比(重量％)

[0050]C S Mn Si P Cr Ni Cu As
0.061 0.006 0.47 0.02 0.007 0.01 0.01 0.01 0.003

[0051] 实施例焊条的药皮成分配比见表2；

[0052] 表2实施例焊条的药皮成分配比(重量％)

[0053]

[0054] 本实施例的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100℃低温烘干和380℃的高温烘干后进行焊接试验。

[0055] 电焊条的熔敷金属的化学成分均列入表3；

[0056] 表3为实施例电焊条的熔敷金属化学成分(重量％)

[0057]

[0058] 表4为本实施例的电焊条熔敷金属的力学性能；

[0059] 表4熔敷金属力学性能

[0060]

[0061]

[0062] 上述实施例试验结果显示本发明的CHE628NM焊条拥有稳定的良好的强度及低温韧性。

[0063] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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