本發(fā)明涉及焊接材料，具體而言，涉及一種核級強輻照區(qū)用焊條及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、核島一回路強輻照區(qū)508-ⅲa鋼焊接用焊條，工藝性和力學(xué)性能技術(shù)指標(biāo)要求高，還要有耐輻照性能。隨著反應(yīng)堆壓力容器越做越大，反應(yīng)堆壓力容器的壁厚也越來越厚，為了消除焊接過程中產(chǎn)生的應(yīng)力，焊后熱處理時間的也越來越長。考慮到后期返修熱處理時間，因此，要求焊接后焊條形成的熔敷金屬在615℃下進行40h熱處理后，仍然具有較高的強度和較高的低溫沖擊韌性。另外，為了確保焊接過程的順利進行和焊縫的質(zhì)量，還需要焊條具有較好的焊接工藝性。然而，現(xiàn)有的508-ⅲa鋼焊接用焊條都無法同時滿足上述要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的問題是如下中的至少一項：如何獲得同時滿足如下要求的508-ⅲa鋼焊接用焊條：(1)焊接后焊條形成的熔敷金屬在615℃下進行40h熱處理后，仍然具有較高的強度和較高的低溫沖擊韌性。(2)焊條具有較好的焊接工藝性。

2、為解決上述問題，本發(fā)明提供一種核級強輻照區(qū)用焊條，所述焊條包括焊芯和藥皮，所述藥皮包括藥粉和水玻璃，按重量份數(shù)計，所述藥粉的組分包括：碳酸鈣：38份至46份、氟化鈣：19.5份至20.5份、氟化鋇：0.6份至1.6份、氟化鋁鈉：1.4份至2.4份、純堿：0.6份至1份、鉀長石：3份至6份、鈦白粉：3份至6份、脫水云母：2份至4份、重熔鈦鐵：5份至8份、重熔鉬鐵：1.8份至2.0份、硅錳粉：5份至9份、鎳粉：2份至4份。

3、可選地，所述焊芯為h08hr低合金鋼焊芯。

4、可選地，按重量百分數(shù)計，所述焊芯的組分包括：c：0.04％至0.07％、si：0.15％至0.23％、mn：0.40％至0.70％、p：0至0.01％、s：0至0.01％、as：0至0.005％、sn：0至0.005％、sb：0至0.005％、b：0至0.0005％、o：0至0.01％、n：0至0.01％，余量為fe及不可避免雜質(zhì)。

5、可選地，所述藥皮中，所述水玻璃與所述藥粉的質(zhì)量之比為(4至5)：20。

6、可選地，所述水玻璃為鉀鈉混合水玻璃。

7、可選地，所述鉀鈉混合水玻璃中氧化鉀與氧化鈉質(zhì)量之比為3：1。

8、可選地，所述硅錳粉中錳元素和硅元素的質(zhì)量之比為3：1。

9、本發(fā)明還提供了一種如上所述的核級強輻照區(qū)用焊條的制備方法，包括：

10、步驟s1、將水玻璃與藥粉按照質(zhì)量比(4至5)：20濕混，得到混合物；

11、步驟s2、將所述混合物和焊芯進行焊條涂壓，自然晾干后，進行加熱處理，得到焊條。

12、可選地，所述步驟s2中，所述加熱處理的溫度為380℃至420℃。

13、可選地，所述加熱處理的時間為1.5h至2h。

14、本發(fā)明提供的焊條的藥粉中主要組分的作用如下：

15、碳酸鈣：在電弧熱的作用下分解成cao(熔點為2572℃)和co2，是焊條制造中及常用的造渣、造氣材料，可以提高熔渣堿度，改善脫渣，并有較好的脫p、脫s和控o、控n能力。

16、氟化鈣：調(diào)整熔渣的熔點和粘度，增加溶者的流動性，改善熔渣的物理性能對焊縫成形、脫渣等起關(guān)鍵作用，也是降低焊縫中擴散氫的主要材料。

17、氟化鋇：與氟化鈣、氟化鋁鈉協(xié)同添加，主要是調(diào)整渣的熔點以及降低擴散氫；適量氟化鋇的添加改善了渣的流動性，在立焊時避免鐵水下淌，可得到良好的焊縫成形。

18、氟化鋁鈉：與氫結(jié)合形成氟化氫，降低了焊縫中的含氫量，在電弧焊過程中電離的鈉離子能穩(wěn)定電弧。

19、鈦白粉：在熔渣反應(yīng)和熔敷金屬的凝固過程中，有利于促進形成針狀鐵素體形核，從而提高熔敷金屬的低溫沖擊韌性。另外，鈦白粉是很好的粘塑劑，提高焊條壓涂性能。

20、鉀長石：在藥皮中主要作用是造渣，由于含有k、na等游離物質(zhì)可以降低電弧電壓穩(wěn)定電弧、減少飛濺，使焊縫細密。

21、脫水云母：在藥皮中主要作用是造渣和穩(wěn)弧，此外其獨特的片層架構(gòu)可以增加藥皮透氣性，利于水分排出防止烘干過程出現(xiàn)裂紋。

22、重熔鈦鐵：鈦鐵經(jīng)重熔后，降低了其中al含量(8％降到1％)，使電弧燃燒柔和，對降低焊接飛濺有重要作用。ti是強烈的脫氧元素，在降低熔敷金屬中氧含量的同時被燒損，少量ti和n能生成tin，降低n的活度，tin質(zhì)點作為晶核，促進熔敷金屬形成細小的針狀鐵素體，降低熔敷金屬氣孔敏感性，從而提高熔敷金屬的低溫沖擊韌性。

23、重熔鉬鐵：鉬鐵重熔后可以顯著降低s、p、o、n、cu等輻照脆化元素含量，提高焊縫純凈度。mo在熔敷金屬中能起到沉淀強化的作用，可提高抗拉強度；同時也可以顯著改變α相變特征，獲得細微的針狀鐵素體組織，有利于熔敷金屬沖擊韌性的提高。此外，mo同c、n、o的親和力很強，也能明細抑制輻照脆化。

24、硅錳粉作為脫氧劑和合金元素加入藥皮中，可以在高溫下迅速氧化，生成氧化物和硅酸鹽；這些物質(zhì)能夠吸收焊接過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)和氣體，有效防止焊縫內(nèi)產(chǎn)生氣孔和夾雜物，從而提高熔敷金屬的低溫沖擊韌性。

25、與相關(guān)技術(shù)相比，本發(fā)明中，焊條中的藥粉由特定配比的碳酸鈣、氟化鈣、氟化鋇、氟化鋁鈉、純堿、鉀長石、鈦白粉、脫水云母、重熔鈦鐵、重熔鉬鐵、硅錳粉和鎳粉組成，其中，碳酸鈣、氟化鈣、氟化鋇、氟化鋁鈉和重熔鈦鐵等組分協(xié)同作用，確保焊條具有較好的焊接工藝性；鈦白粉、重熔鈦鐵、重熔鉬鐵、硅錳粉、鎳粉等組分協(xié)同作用，確保焊條焊接后形成的熔敷金屬具有較高的低溫沖擊韌性。另外，重熔鉬鐵還能夠確保焊條焊接后形成的熔敷金屬具有較高的抗拉強度。本發(fā)明提供的焊條焊接后形成的熔敷金屬的組分滿足508-ⅲa鋼的焊接要求，而且在615℃下進行40h熱處理后，具有較高的強度和較高的低溫沖擊韌性。另外，該焊條焊接時，電弧較穩(wěn)定、飛濺率較低、脫渣率較高、焊縫成形較美觀、焊接缺陷較少，具有較好的焊接工藝性。

技術(shù)特征：

1.一種核級強輻照區(qū)用焊條，其特征在于，包括焊芯和藥皮，所述藥皮包括藥粉和水玻璃，按重量份數(shù)計，所述藥粉的組分包括：碳酸鈣：38份至46份、氟化鈣：19.5份至20.5份、氟化鋇：0.6份至1.6份、氟化鋁鈉：1.4份至2.4份、純堿：0.6份至1份、鉀長石：3份至6份、鈦白粉：3份至6份、脫水云母：2份至4份、重熔鈦鐵：5份至8份、重熔鉬鐵：1.8份至2.0份、硅錳粉：5份至9份、鎳粉：2份至4份。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核級強輻照區(qū)用焊條，其特征在于，所述焊芯為h08hr低合金鋼焊芯。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的核級強輻照區(qū)用焊條，其特征在于，按重量百分數(shù)計，所述焊芯的組分包括：c：0.04％至0.07％、si：0.15％至0.23％、mn：0.40％至0.70％、p：0至0.01％、s：0至0.01％、as：0至0.005％、sn：0至0.005％、sb：0至0.005％、b：0至0.0005％、o：0至0.01％、n：0至0.01％，余量為fe及不可避免雜質(zhì)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核級強輻照區(qū)用焊條，其特征在于，所述藥皮中，所述水玻璃與所述藥粉的質(zhì)量之比為(4至5)：20。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核級強輻照區(qū)用焊條，其特征在于，所述水玻璃為鉀鈉混合水玻璃。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的核級強輻照區(qū)用焊條，其特征在于，所述鉀鈉混合水玻璃中氧化鉀與氧化鈉質(zhì)量之比為3：1。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核級強輻照區(qū)用焊條，其特征在于，所述硅錳粉中錳元素和硅元素的質(zhì)量之比為3：1。

8.一種如權(quán)利要求1至7任一項所述的核級強輻照區(qū)用焊條的制備方法，其特征在于，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的核級強輻照區(qū)用焊條的制備方法，其特征在于，所述步驟s2中，所述加熱處理的溫度為380℃至420℃。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的核級強輻照區(qū)用焊條的制備方法，其特征在于，所述加熱處理的時間為1.5h至2h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種核級強輻照區(qū)用焊條及其制備方法，涉及焊接材料技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明中，焊條中的藥粉由特定配比的碳酸鈣、氟化鈣、氟化鋇、氟化鋁鈉、純堿、鉀長石、鈦白粉、脫水云母、重熔鈦鐵、重熔鉬鐵、硅錳粉和鎳粉組成，該焊條焊接后形成的熔敷金屬的組分同時滿足核島一回路用508?ⅢA(16MND5)和508?ⅢB(18MND5)鋼的焊接要求，而且在615℃下進行40h熱處理后，具有較高的強度(Rm＞620MPa)和較高的低溫沖擊韌性(?30℃AKV＞100J)。另外，該焊條焊接時，電弧較穩(wěn)定、飛濺率較低、脫渣率較高、焊縫成形較美觀、焊接缺陷較少，具有較好的焊接工藝性。

技術(shù)研發(fā)人員：劉學(xué)利,馮東旭,張秀海,高殿寶,段莉蕾,吳瓊,王富銘,高蕊,何旭昊
受保護的技術(shù)使用者：一重集團大連核電石化有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8