專利名稱：一種用于核電站核島主設備的鎳基焊絲的制作方法
技術領域：
本發明屬于焊接材料技術領域的焊絲，具體為一種用于AP1000核電站核島主設備的鎳基焊絲，尤其是一種專門使用于反應堆壓力容器焊接(包括驅動管座、接管安全端、 堆芯支承塊的焊接)和蒸汽發生器焊接(包括管板堆焊以及管子與管板的焊接)的鎳基焊絲。
背景技術：
我國在建的核電站反應堆壓力容器均采用二代改進技術，而核電技術已經發展到第三代，使用壽命由40年提高到60年，安全性和經濟性進一步提高。我國的AP1000三代核電技術還處于引進、消化、吸收過程中。外方名義上可以100%技術轉讓，但是他們不轉讓材料成分、加工工藝、焊接技術。因此，此類焊接材料一直依賴進口。核島主設備用鎳基合金為NiCrFe-7合金，其是一種具有良好耐腐蝕性能的鎳基合金，母材是在InConel600的基礎上進一步提高Cr含量發展而來的，焊接材料也需要隨著母合金的發展而發展。這種鎳基焊接材料不僅用于鎳基合金的焊接，也廣泛用于不銹鋼零部件的焊接，包括核島主設備驅動管座焊接，接管安全端焊接和堆芯支承塊焊接，蒸汽發生器管板堆焊和管板與管子的焊接。針對該鎳基焊絲一直依賴于進口，國內現有的焊材體系中，還未發現有此類鎳基焊絲，也未發現相關的技術報導。根據焊接接頭熔敷金屬性能要求，對該焊接材料的焊縫熔敷金屬具有如下技術要求室溫屈服強度σ。2≥240MPa，抗拉強度σ b≥550MPa，350°C屈服強度σ 0.2≥190MPa，室溫標準沖擊功AKv≥70J。

發明內容
本發明的目的，就是提供一種用于AP1000核電站核島主設備的鎳基焊絲，它是適用用于反應堆壓力容器焊接(包括驅動管座、接管安全端、堆芯支承塊的焊接)和蒸汽發生器焊接(包括管板堆焊以及管子與管板的焊接)的鎳基焊絲。解決現有技術中此類焊絲一直依賴于進口，成本較高等問題。本發明的技術方案為—種用于AP1000核電站核島主設備的鎳基焊絲，使用真空熔鑄爐冶煉或者電爐加爐外精煉方法冶煉制備母合金鋼坯，按重量百分比計，使其基本化學成分組成為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為余量，其他雜質元素總和< O. 1%。一種用于AP1000核電站核島主設備的鎳基焊絲，將母合金鋼錠進行常規的鍛造、 軋制、多道次冷拉及在線退火，最終形成焊絲，最終使焊絲的化學成分為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為余量，其他雜質元素總和< O. 1%。一種用于AP1000核電站核島主設備的鎳基焊絲，采用鎢極氬弧(TIG)焊焊接，使用Ar作為保護氣體，最終使焊縫熔敷金屬的化學成分為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為余量，其他雜質元素總和< O. 1%。所述的用于核電站的核島主設備鎳基焊絲，優選地，Ti 0. 6% -O. 95%, Al O. 28-0. 65%, Al+Ti :0. 90-1. 5%0所述用于核電站核島主設備的鎳基焊絲，焊絲規格為Φ0. 9mm，焊接工藝方法半自動填絲鎢極惰性氣體焊TIG，焊接工藝是，電流強度130-280A，電弧電壓10_13V，送絲速度為2000mm/min，焊接速度為130-180mm/s，電流種類/極性直流DC/正接SP (工件接正極、焊材接負極)，層間溫度100°C，保護氣體Ar, σ b彡550MPa，氣體流量:20L/min。本發明所具有以下優點I、經實驗，本發明用于核電站核島主設備的鎳基焊絲，適用于AP1000核島主設備的焊接，主要用于反應堆壓力容器焊接(包括驅動管座、接管安全端、堆芯支承塊的焊接) 和蒸汽發生器焊接(包括管板堆焊以及管子與管板的焊接)。2、利用本發明焊絲焊接時，過程穩定，缺陷少，工藝性能好。3、本發明焊絲能夠實現焊縫的微合金化，得到符合標準要求的焊縫，可以替代進口焊絲。
具體實施例方式本發明中，焊絲可采用真空感應爐冶煉生產，亦可采用電爐加爐外精煉方法冶煉生產，只要焊絲最終的化學成分能滿足以上發明內容的要求即可。表I為實施例鎳基焊絲的基本化學成分為(重量比％ )
權利要求
1.一種用于核電站核島主設備的鎳基焊絲，其特征在于，按重量百分比計，其基本化學成分組成為，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為余量，其他雜質元素總和< O. 1%。
2.按照權利要求I所述的用于核電站核島主設備的鎳基焊絲，其特征在于，使用真空熔鑄爐冶煉或者電爐加爐外精煉方法冶煉制備母合金鋼坯，按重量百分比計，其基本化學成分組成為，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為余量，其他雜質元素總和< O. 1%。
3.按照權利要求I所述的用于核電站核島主設備的鎳基焊絲，其特征在于，采用鎢極氬弧焊焊接，使用Ar作為保護氣體，按重量百分比計，最終焊縫熔敷金屬的化學成分組成為，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為余量，其他雜質元素總和< O. 1%。
4.按照權利要求1-3之一所述的用于核電站的核島主設備鎳基焊絲，其特征在于，TiO.6% -O. 95%, Al 0. 28-0. 65%, Al+Ti :0. 90-1. 5%0
5.按照權利要求I所述用于核電站核島主設備的鎳基焊絲，其特征在于，焊絲規格為Φ0. 9mm，焊接工藝方法半自動填絲鎢極惰性氣體焊TIG，焊接工藝是，電流強度 130-280A,電弧電壓10-13V，送絲速度為2000mm/min，焊接速度為130-180mm/s，電流種類/極性直流DC/正接SP，層間溫度< 100°C，保護氣體Ar，σ b ^ 550MPa，氣體流量 20L/mino
6.按照權利要求I所述的用于核電站核島主設備的鎳基焊絲，其特征在于，鎳基焊絲適用于反應堆壓力容器焊接或蒸汽發生器焊接，反應堆壓力容器焊接包括驅動管座、接管安全端或堆芯支承塊的焊接，蒸汽發生器焊接包括管板堆焊或管子與管板的焊接。
全文摘要
本發明屬于焊接材料技術領域，具體為一種用于AP1000核電站核島主設備的鎳基焊絲，它是適用于反應堆壓力容器焊接(包括驅動管座、接管安全端、堆芯支承塊的焊接)和蒸汽發生器焊接(包括管板堆焊以及管子與管板的焊接)的鎳基焊絲，解決現有技術中此類焊絲一直依賴于進口，成本較高等問題。其基本化學成分組成為(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為余量，其他雜質元素總和＜0.1％。本發明焊絲能夠實現焊縫的微合金化，得到符合標準要求的焊縫，可以替代進口焊絲。
文檔編號B23K9/167GK102581513SQ20121005735
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月6日 優先權日2012年3月6日
發明者李依依, 李殿中, 莫文林, 董文超, 陸善平 申請人:中國科學院金屬研究所