專利名稱：一種低成本的用于核電安全殼的氣體保護(hù)焊絲及盤條的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于低合金焊接材料、金屬材料領(lǐng)域，具體地，涉及氣體保護(hù)焊接材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
核電設(shè)備由于其服役條件的特殊性，對制作設(shè)備的原材料要求嚴(yán)格。安全殼的類型由核電站設(shè)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(jié)構(gòu)，即外層是混凝土殼體，里面附一層鋼板?；趯τ诤穗姲踩缘母咭?，核電用的焊材具有比普通焊材更高的技術(shù)壁壘。美國牌號為SA738B高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼板，屬于Mn-Ni-Mo低合金高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)厚板，為了提高核電安全殼的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，需要開發(fā)SA738B配套的氣體保護(hù)焊絲及焊絲盤條。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種低成本的氣體保護(hù)焊絲及盤條，采用低合金鋼體系，其熔敷金屬在焊態(tài)和SR態(tài)兩種情況下的綜合力學(xué)性能可達(dá)到如下指標(biāo)屈服強(qiáng)度> 540MPa，抗拉強(qiáng)度彡 620MPa，伸長率 A 彡 20%, -30°C Akv 彡 100J, -45°C Akv 彡 54J。本發(fā)明采用低碳低合金的設(shè)計體系，利用C、Mn、Ni等元素，可以在一定程度上降低鐵素體的開始轉(zhuǎn)變溫度，同時利用Mo的固溶強(qiáng)化效果，使所形的鐵素體組織在焊態(tài)和SR態(tài)兩種情況下均具有較高的強(qiáng)度。另一方面，采用一定量的Ti元素，通過起到細(xì)化焊縫金屬一次結(jié)晶組織與二次組織的作用，保證熔敷金屬的強(qiáng)度和塑韌性。本發(fā)明的特點是在焊態(tài)與SR態(tài)下保證焊絲熔敷金屬的強(qiáng)度與低溫韌性可以滿足要求的前提下，采用較低的Ni含量與適量的Mo的含量，并使二者較貴重元素的含量之和的比重較低，從而達(dá)到降低焊絲鋼成本的目的。本發(fā)明的氣體保護(hù)焊絲及盤條的化學(xué)成分為(wt%) C O. 03 O. 12，SiO. 3(Γθ. 80，Mn I. (Tl. 8, S ^ O. 015, P ^ O. 020, Ni O. Γθ. 6，Mo O. 21 O. 60，Cu 彡 O. 30，Ti O. 03 O. 2，0^ 0. 0060，N^O. 0070，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)元素。下面就本發(fā)明對成分的選擇原因和作用機(jī)理進(jìn)行如下陳述C :對提高強(qiáng)度有很大貢獻(xiàn)，是最廉價的合金強(qiáng)化元素。但碳含量太高，會增加焊絲的冷裂傾向。本發(fā)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(qiáng)化提高強(qiáng)度，但含量太高，會降低熔敷金屬的沖擊韌性。本發(fā)明Si的合理的范圍是O. 30 O. 80%。Mn:為脫氧元素，是提高鋼的淬透性的有效元素，也是強(qiáng)化焊縫金屬強(qiáng)度的主要元素，但含量太高時，在提高焊縫金屬強(qiáng)度的同時，也會使塑韌性變差。本發(fā)明Mn的合理的范圍是I. O I. 80%οNi :可促進(jìn)奧氏體向針狀鐵素體轉(zhuǎn)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(wěn)定；但由于Ni是一種比較昂貴的合金元素，為降低鋼的合金成本，本發(fā)明Ni的合理的范圍是O. I O. 6%OMo :可有效增加鋼的淬透性和淬硬性,使鋼淬火后得到均勻細(xì)小的馬氏體、板條貝氏體組織，可顯著提高鋼的強(qiáng)度和韌性。同時通過增加一定量的Mo來替代Ni元素，來保證總體成本最低的情況下，熔敷金屬在焊態(tài)和SR熱處理狀態(tài)下的力學(xué)性能可以完全達(dá)標(biāo)。本發(fā)明Mo的合理的范圍是O. 21 O. 6%。Ti :主要起到脫氧、脫氮作用；Ti在熔池內(nèi)與O2結(jié)合生成TiO,在固態(tài)相變時為AF提供形核基礎(chǔ)；同時作為強(qiáng)碳氮化合物形成元素，它們的細(xì)小析出相可細(xì)化組織，提高焊縫金屬的強(qiáng)韌性與塑性；一定量的Ti可以明顯改善焊絲的焊接工藝性，減小飛濺；但較多的Ti會大幅提高焊縫金屬的強(qiáng)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(chǎn)過程中，存在一個鍍銅工藝，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(dǎo)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(fā)明Cu的含量控制在限定< O. 3%。P、S :雜質(zhì)元素含量越低，鋼質(zhì)就越純凈，韌性會越好。本發(fā)明P、S分別控制在P 彡 O. 020%, S 彡 O. 015%。本發(fā)明還提供了高強(qiáng)氣體保護(hù)焊絲盤條的生產(chǎn)方法及其工藝路線電爐加LF和VOD精煉(或轉(zhuǎn)爐加LF和RH爐精煉)O模鑄O鋼錠軋制成鋼坯鋼坯加熱O粗軋、中軋、預(yù)精軋、精軋、減定徑4吐絲O斯太爾摩線控冷O集卷6檢驗O包裝。焊絲的生產(chǎn)工藝流程為盤條的入廠檢驗O粗拉預(yù)處理(酸洗)4粗拉絲4精拉絲4脫脂O化學(xué)鍍銅O精密層繞O包裝。本發(fā)明盤條、焊絲與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點I.本發(fā)明盤條、焊絲所得熔敷金屬及焊接接頭在焊態(tài)和SR態(tài)下，均具有良好的綜合力學(xué)性能，尤其是良好的低溫韌性，屈服強(qiáng)度·》540MPa ;抗拉強(qiáng)度·》620MPa ;伸長率彡 20% ;-30°C 時 Akv 彡 100J，-45 °C 時 Akv 彡 54J。2.本發(fā)明的盤條和焊絲，具有優(yōu)良的焊接工藝性能，焊接時電弧穩(wěn)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(fā)明的氣保焊絲可以用于與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(tǒng)，以求得焊接接頭與母材盡可能的同質(zhì)化。同時采用潔凈鋼冶煉技術(shù)，鋼水的純凈化是熔敷金屬獲得高韌性前提。根據(jù)本發(fā)明焊絲的化學(xué)成分范圍，采用18t電爐冶煉加精煉、模鑄后，熱連軋成 5的盤條，盤條經(jīng)檢驗后如化學(xué)成分合格，表面質(zhì)量合格，盤條表面光滑，未有裂紋、折
疊、結(jié)疤、耳子等對拉拔有害的缺陷。焊絲盤條(φ5.5)經(jīng)過粗拉預(yù)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(jīng)過化學(xué)鍍銅工藝，最終生產(chǎn)出φ .2的焊絲，再層繞包裝為盤狀焊絲。焊絲的化學(xué)成分列于表I。 焊接試板采用ΑΡ1000壓力殼鋼板，牌號為S738B，板厚20mm，坡口形式為60°單面V型對接，底面間隙12mm。采用富氬氣體保護(hù)焊方式，氣體比例Ar80%十C0220%。焊前不預(yù)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。然后對其中一塊試板進(jìn)行605 °C保溫600分鐘的焊后SR熱處理。最后，對焊態(tài)和SR態(tài)兩種條件下的熔敷金屬焊接試板，進(jìn)行拉伸試樣和沖擊試驗性能測試，結(jié)果列于表2。表I實施例焊絲的成品化學(xué)成分(wt%)
權(quán)利要求
1.一種低成本的用于核電安全殼的氣體保護(hù)焊絲及盤條，其特征在于化學(xué)成分為(wt%) C 0. 03 0. 12，Si 0. 30 0. 80，Mn I. (Tl. 8，S 彡 0. 015，P 彡 0. 020，Ni 0. I 0. 6，Mo.0. 21 0. 60，Cu く 0. 30，Ti 0. 03 0. 2,0 ^ 0. 0060，N 彡 0. 0070，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)元素。
全文摘要
一種低成本的用于核電安全殼的氣體保護(hù)焊絲及盤條，屬于低合金焊接材料、金屬材料領(lǐng)域，其化學(xué)成分為(wt%)C 0.03~0.12，Si 0.30~0.80，Mn 1.0~1.8，S≤0.015，P≤0.020，Ni 0.1~0.6，Mo 0.21~0.60，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(zhì)元素。本發(fā)明盤條、焊絲所得熔敷金屬及焊接接頭在焊態(tài)和SR態(tài)下，均具有良好的綜合力學(xué)性能，尤其是良好的低溫韌性，屈服強(qiáng)度≥540MPa；抗拉強(qiáng)度≥620MPa；伸長率≥20%；-30℃時Akv≥100J，-45℃時Akv≥54J。
文檔編號B23K35/30GK102649203SQ201210165339
公開日2012年8月29日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者屈朝霞, 王海濤, 許磊 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司