專利名稱：一種用于核電安全殼的氣體保護焊絲及盤條的制作方法
技術領域：
本發明屬于低合金焊接材料、金屬材料領域，具體地，涉及氣體保護焊接材料領域。
背景技術：
核電設備由于其服役條件的特殊性，對制作設備的原材料要求嚴格。安全殼的類型由核電站設計決定。到目前為止我國所建造的核電站安全殼均為鋼混結構，即外層是混凝土殼體，里面附ー層鋼板。基于對于核電安全性的高要求，核電用的焊材具有比普通焊材更高的技術壁壘。美國牌號為SA738B高強度調質鋼板，屬于Mn-Ni-Mo低合金高強度調質厚板，為了提高核電安全殼的生產效率和質量，需要開發SA738B配套的氣體保護焊絲及焊絲盤條。

發明內容
本發明提供ー種用于核電安全殼的氣體保護焊絲及盤條，采用低合金鋼體系，其熔敷金屬在焊態和SR態兩種情況下的綜合力學性能可達到如下指標屈服強度> 540MPa，抗拉強度彡 620MPa，伸長率 A 彡 20%,-30°C Akv 彡 100J，_45°C Akv 彡 80J,-60°C Akv 彡 54J。本發明利用C、Mn、Mo等元素對熔池凝固后形成的焊縫金屬奧氏體點Aa的影響，降低鐵素體的開始轉變溫度，確保形成鐵素體組織達到所需的強度。同時再利用Ni元素的兩方面作用(細化奧氏體晶粒與阻止先共析鐵素體形成)來達到焊縫金屬在焊態下具有合適的強度及優良的低溫韌性。其中C、Mn、Mo保證所形成的組織在經SR (焊后消應カ狀態)后，利用其固溶強化作用，使焊縫金屬的強度下降幅度控制在15MPa-50MPa范圍內，同時使焊縫金屬的低溫韌性在SR后仍不發生明顯變化。本發明的特點是較高的Ni元素匹配較低的Mo元素，二者匹配的結果，是保證焊縫金屬在焊態和SR態下，均具有較優的低溫韌性。本發明的氣體保護焊絲及盤條的化學成分為(wt%) C O. 03 O. 12，SiO. 1(Γθ· 70，Mn I. (Tl. 8, S ^ O. 015, P ^ O. 020, Ni O. 8 I. 5，Mo O. 05 O. 20，Cu 彡 O. 30，Ti O. 03 O. 2，
O< O. 0060，N < O. 0070，余量為Fe及不可避免的雜 質元素。下面就本發明對成分的選擇原因和作用機理進行如下陳述本發明的氣保焊絲要保證焊態與焊后SR態兩種條件下，焊絲熔敷金屬均具有優異的綜合力學性能，為此，在合金系統設計中，一是要盡可能采用與母材SA738B —致的主合金系統，以求得焊接接頭與母材盡可能的同質化。同時采用潔凈鋼冶煉技術，鋼水的純凈化是熔敷金屬獲得高韌性前提。C :對提高強度有很大貢獻，是最廉價的合金強化元素。但碳含量太高，會増加焊絲的冷裂傾向。本發明C的選擇的范圍是O. 03 O. 12%。Si :為脫氧元素，會通過固溶強化提高強度，但含量太高，會降低熔敷金屬的沖擊韌性。本發明Si的合理的范圍是O. 10 O. 70%。Mn:為脫氧元素，是提高鋼的淬透性的有效元素，也是強化焊縫金屬強度的主要元素，但含量太高時，在提高焊縫金屬強度的同時，也會使塑韌性變差。本發明Mn的合理的范圍是I. O I. 80%οNi :可促進奧氏體向針狀鐵素體轉變，同時降低奧氏體向鐵素體的相變溫度，抑制共析鐵素體的形成；隨著焊縫金屬中Ni含量的提高，焊縫金屬的低溫韌性y良好，且趨于穩定；但由于Ni是ー種比較昂貴的合金元素，為降低鋼的合金成本，本發明Ni的合理的范圍是O. 8 I. 5%οMo :可有效增加鋼的淬透性和淬硬性,使鋼淬火后得到均勻細小的馬氏體、板條貝氏體組織，可顯著提高鋼的強度和韌性。同時為保證與母材SA738B盡可能的同質化，避免焊縫與母材過大的成分差異，而引起的其它技術隱患，焊絲中含有一定量的Mo含量。本發明Mo的合理的范圍是O. 05 O. 2%。Ti :主要起到脫氧、脫氮作用；Ti在熔池內與O2結合生成TiO,在固態相變時為AF 提供形核基礎；同時作為強碳氮化合物形成元素，它們的細小析出相可細化組織，提高焊縫金屬的強韌性與塑性；一定量的Ti可以明顯改善焊絲的焊接エ藝性，減小飛濺；但較多的Ti會大幅提高焊縫金屬的強度，并降低其延伸率，所以其含量限定在O. 03-0. 2%。Cu:在焊絲生產過程中，存在ー個鍍銅エ藝，不可避免會使焊絲中含有一定量的銅。焊絲表面鍍銅的主要目的是增加焊絲的導電性與提高焊絲的防腐能力。另外，在焊絲冶煉過程中，在一定程度上也存在一定量的銅。但焊絲中銅含量過高，會影響焊絲熔敷金屬的韌性。本發明Cu的含量控制在限定< O. 3%。P、S :雜質元素含量越低，鋼質就越純凈，韌性會越好。本發明P、S分別控制在P 彡 O. 020%, S 彡 O. 015%。本發明還提供了高強氣體保護焊絲盤條的生產方法及其エ藝路線電爐加LF和VOD精煉(或轉爐加LF和RH爐精煉)O模鑄O鋼錠軋制成鋼坯O鋼坯加熱O粗軋、中軋、預精軋、精軋、減定徑O吐絲啐斯太爾摩線控冷A集卷哞檢驗A包裝。焊絲的生產エ藝流程為盤條的入廠檢驗O粗拉預處理(酸洗)O粗拉絲0精拉絲0脫脂O化學鍍銅O精密層繞Φ包裝。本發明盤條、焊絲與現有技術相比，具有如下優點I.本發明盤條、焊絲所得熔敷金屬及焊接接頭在焊態和SR態下，均具有良好的綜合力學性能，尤其是良好的低溫韌性，可達到如下指標屈服強度> 540MPa，抗拉強度彡 620MPa，伸長率 A 彡 20%, -30°C Akv 彡 100J, -45°C Akv 彡 80J, -60°C Akv 彡 54J。2.本發明盤條、焊絲具有優良的焊接エ藝性能，焊接時電弧穩定，飛濺少，焊縫成形美觀，焊縫金屬氣孔敏感性小，適用于全位置焊接。
具體實施例方式本發明的氣保焊絲可以用干與SA738B配套的焊接，在選材時盡可能采用與母材SA738B 一致的主合金系統，以求得焊接接頭與母材盡可能的同質化。同時采用潔凈鋼冶煉技術，鋼水的純凈化是熔敷金屬獲得高韌性前提。根據本發明焊絲的化學成分范圍，采用18t電爐冶煉加精煉、模鑄后，熱連軋成φ5 5的盤條，盤條經檢驗后如化學成分合格，表面質量合格，盤條表面光滑，未有裂紋、折疊、結疤、耳子等對拉拔有害的缺陷。焊絲盤條(φ5.5)經過粗拉預處理(酸洗)去掉表面氧化皮，粗拉絲成φ2.2，再精拉絲成φ .2，然后脫脂后經過化學鍍銅エ藝，最終生產出φ .2的焊絲，再層繞包裝為盤狀焊絲。焊絲的化學成分列于表I。焊接試板采用ΑΡ1000壓カ殼鋼板，牌號為S738B，板厚20mm，坡ロ形式為60°單面V型對接，底面間隙12mm。采用富氬氣體保護焊方式，氣體比例Ar80%十C0220%。焊前不預熱，層間溫度控制在150°C左右，焊接熱輸入在18kJ/cm左右，焊接兩付試板。然后對其中ー塊試板進行605°C保溫600分鐘的焊后SR熱處理。最后，對焊態和SR態兩種條件下的熔敷金屬焊接試板，進行拉伸試樣和沖擊試驗性能測試，結果列于表2。表I實施例焊絲的成品化學成分(wt%)
權利要求
1.ー種用于核電安全殼的氣體保護焊絲及盤條，其特征在于化學成分為(wt%):cO.03 O. 12，Si O. 10 0· 70，Mn I. (Tl. 8, S ≤ O. 015, P ≤ O. 020, NiO. 8 I. 5，Mo O. 05 O. 20，Cu ≤ O. 30，Ti O. 03 O. 2，O≤O. 0060，N≤O. 0070，余量為Fe及不可避免的雜質元素。
全文摘要
本發明涉及一種用于核電安全殼的氣體保護焊絲及盤條，屬于低合金焊接材料、金屬材料領域，其化學成分為(wt%)其化學成分為(wt%)C0.03~0.12，Si0.10~0.70，Mn1.0~1.8，S≤0.015，P≤0.020，Ni0.8~1.5，Mo0.05~0.20，Cu≤0.30，Ti0.03~0.2，O≤0.0060，N≤0.0070，余量為Fe及不可避免的雜質元素。本發明盤條、焊絲所得熔敷金屬及焊接接頭在焊態和SR態下，均具有良好的綜合力學性能，尤其是良好的低溫韌性，可達到如下指標屈服強度≥540MPa，抗拉強度≥620MPa，伸長率A≥20%，-30℃Akv≥100J，-45℃Akv≥80J，-60℃Akv≥54J。
文檔編號B23K35/30GK102689104SQ201210165340
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月24日 優先權日2012年5月24日
發明者屈朝霞, 王海濤, 許磊 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司