用于三代核电设备的双相不锈钢电焊条及其生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于三代核电设备的双相不锈钢电焊条及其生产方法，焊条由铬镍钼氮合金焊芯和裹覆于焊芯表面的药皮组成，所述铬镍钼氮合金焊芯由以下成分组成：C；Mn；Si；Cr；Ni；Mo；N；Co；Cu；S；P；余量为Fe及杂质。生产方法所采用的步骤为：将所述药皮粉料搅拌混合均匀后，加入重量为药皮重量16-20％的粘结剂混合均匀，然后送入压条机内将其包于所述焊芯上，再经低温、中温和高温烘焙。本发明是一种满足AP1000标准和ASME标准中E2209-16要求的主要用于焊接三代核电模块用S32101双相不锈钢材料的电焊条，以及其生产方法。
【专利说明】用于三代核电设备的双相不锈钢电焊条及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电焊条，特别涉及一种满足AP1000标准和ASME标准中E2209-16要求的主要用于焊接三代核电模块用S32101双相不锈钢材料的电焊条，以及其生产方法。
【背景技术】
[0002]第三代AP1000核电模块用双相不锈钢容器，是当今世界上最先进的核电站模块用双相不锈钢容器，是第三代核电站修建的必备设备。此前，由美国西屋公司研制成功的AP1000核电技术，是世界上公认的安全性最好、技术最先进的第三代核电技术。目前，我国企业已掌握了 AP1000模块用双相不锈钢容器制造核心技术，形成了稳定的制造工艺和质量保障措施。
[0003]核级2205(S32101)双相不锈钢材料系近年来发达国家开发的新型超低碳控氮不锈钢材料，具有优良的抗应力腐蚀，抗晶间腐蚀，抗应力腐蚀性能和较高的屈服强度，广泛应用于核电站。此前，我国在核级S32101双相不锈钢材料的配套焊接材料上全部依赖进口，如果不能自主制造，不仅要支付巨额的采购成本，更意味着我国核电发展会受制于人，第三代核电AP1000自主化进程也会因此受阻，这严重制约国家核电建设计划的实施。近年来，我们国家核电产业发展迅速，核电项目所需焊材的国产化成为一种趋势。因此，发展三代核电模块用S32101双相不锈钢材料配套双相不锈钢电焊条替代核电建造进口产品，摆脱三代核电站关键装备配套焊接材料对国外的依赖，实现国产化独立研究开发具有重大的战略意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于:提出一种满足AP1000标准和ASME标准中E2209-16要求的主要用于焊接三代核电模块用S32101双相不锈钢材料的电焊条，以及其生产方法。
[0005]本发明目的通过下述技术方案来实现:
[0006]一种用于三代核电设备的双相不锈钢电焊条，由铬镍钥氮合金焊芯和裹覆于焊芯表面的药皮组成，所述铬镍钥氮合金焊芯由以下成分组成:
[0007]C^0.020wt% ；
[0008]Mn 1.40-2.0Owt% ；
[0009]Si ^ 0.30wt% ；
[0010]Cr 21.5-23.5wt% ；
[0011]Ni 8.0-9.0wt % ；
[0012]Mo ^ 2.50-3.50wt% ；
[0013]N 0.08-0.15wt% ；
[0014]Co ^ 0.050wt% ；
[0015]Cu ^ 0.050wt% ；
[0016]S ^ 0.010wt% ；
[0017]P ^ 0.015wt% ；
[0018]余量为Fe及杂质。
[0019]所述杂质通常是指Nb、T1、V、B等微量元素。
[0020]作为进一步选择，所述铬镍钥氮合金焊芯由以下成分组成:
[0021]C^0.015wt% ；
[0022]Mn 1.5-1.8wt% ；
[0023]Si ^ 0.20wt% ；
[0024]Cr 21.5-23.5wt% ；
[0025]Ni 8.0-9.0wt % ；
[0026]Mo ^ 2.50-3.20wt% ；
[0027]N 0.08-0.13wt% ；
[0028]Co ^ 0.045wt% ；
[0029]Cu ^ 0.045wt% ；
[0030]S ^ 0.010wt% ；
[0031]P ^ 0.015wt% ；
[0032]余量为Fe及杂质。
[0033]所述杂质通常是指Nb、T1、V、B等微量元素。
[0034]作为进一步选择，所述铬镍钥氮合金焊芯由以下成分组成:
[0035]C^0.010wt% ；
[0036]Mn 1.5-1.8wt% ；
[0037]Si ^ 0.20wt% ；
[0038]Cr 21.5-23.5wt% ；
[0039]Ni 8.0-9.0wt % ；
[0040]Mo ^ 2.50-3.20wt% ；
[0041]N 0.08-0.13wt% ；
[0042]Co ^ 0.045wt% ；
[0043]Cu ^ 0.045wt% ；
[0044]S ^ 0.010wt% ；
[0045]P ^ 0.015wt% ；
[0046]余量为Fe及杂质。
[0047]所述杂质通常是指Nb、T1、V、B等微量元素。
[0048]作为选择，所述药皮重量为铬镍钥氮合金焊芯重量的30-45%，所述药皮中各成分重量份数为:
[0049]白云石:3.0-6.0;
[0050]萤石:2.0-4.0 ；
[0051]长石粉:5.0-10.0 ;
[0052]天然金红石:14.0-20.0 ；
[0053]云母:1.5-3.0;
[0054]金属铬:2.0-6.0 ；
[0055]镍粉:1.0-2.4;
[0056]电解锰:2.5-3.5 ；
[0057]钥铁:0.4-2.0 ；
[0058]氮化铬铁:0-2.0 ；
[0059]纯碱:0.4-0.6。
[0060]所述白云石中质量含量=CaCO3 ^ 50%, MgCO3彡40%，萤石中质量含量CaF2彡96%，长石粉中质量含量=S12彡63%,Al2O3彡16%,K20+Na20彡12%，天然金红石中质量含量T12 ^95.5%,云母中质量含量:Si02 ^45%'Al2O3 ^ 22%、K20+Na20 ^7.0%,金属铬中质量含量Cr > 98%，镍粉中质量含量Ni ^ 99.5%,电解锰中质量含量Mn彡99.5%，钥铁中质量含量Mo 55-60%，氮化铬铁质量含量:Cr彡60%、N彡5%，纯碱中质量含量NaCl彡0.7%。
[0061]作为进一步选择，所述药皮重量为铬镍钥氮合金焊芯重量的30-45%，所述药皮中各成分重量份数为:
[0062]白云石:3.5-5.5 ；
[0063]蛮石:2.5~3.8 ；
[0064]长石粉:5.5-9.2 ；
[0065]天然金红石:14-20.0 ；
[0066]云母:1.8-2.8;
[0067]金属铬:2.4-5.4 ；
[0068]镍粉:1.2-2.2;
[0069]电解锰:2.7-3.5 ；
[0070]钥铁:0.4-1.8 ；
[0071]氮化铬铁:0-1.8;
[0072]纯碱:0.4-0.6。
[0073]所述白云石中质量含量=CaCO3 ^ 50 %, MgCO3彡40%，萤石中质量含量CaF2彡96%，长石粉中质量含量=S12彡63%,Al2O3彡16%,K20+Na20彡12%，天然金红石中质量含量T12 ^95.5%,云母中质量含量:Si02 ^45%'Al2O3 ^ 22%、K20+Na20 ^7.0%,金属铬中质量含量Cr > 98%，镍粉中质量含量Ni ^ 99.5%,电解锰中质量含量Mn彡99.5%，钥铁中质量含量Mo 55-60%，氮化铬铁质量含量:Cr彡60%、N彡5%，纯碱中质量含量NaCl彡0.7%。
[0074]作为选择，所述药皮中各成分重量份数为:
[0075]含质量百分比CaCO3 ^ 50%,MgC03彡40%的白云石4.0 ；
[0076]含质量百分比CaF297.0 %的萤石3.0 ；
[0077]含质量百分比Si026 3.7%、Α120317.2%、K2CHNa2O 16.2% 的长石粉 8.0 ;
[0078]含质量百分比Ti0296.2 %的天然金红石14.0 ；
[0079]含质量百分比Si0247.03%、Α120323.40%、K20+Na20 11.20% 的云母 2.0 ;
[0080]含质量百分比Cr 99.13%的金属铬3.0 ；
[0081]含质量百分比Ni 99.81%的镍粉1.5 ;
[0082]含质量百分比Mn 99.63 %的电解锰3.0 ；
[0083]含质量百分比Mo 56.35%的钥铁1.0 ；
[0084]含质量百分比Cr 62.15%,N 5.23%的氮化铬铁1.0 ;
[0085]含质量百分比Na2Cl 0.52%的纯碱0.5。
[0086]作为选择，所述药皮中各成分重量份数为:
[0087]含质量百分比CaCO3 ^ 50%,MgC03彡40%的白云石4.0 ；
[0088]含质量百分比CaF297.0 %的萤石3.0 ；
[0089]含质量百分比Si026 3.7%、Α120317.2%、K2CHNa2O 16.2% 的长石粉 8.0 ;
[0090]含质量百分比Ti0296.2 %的天然金红石14.0 ；
[0091]含质量百分比Si0247.03%、Α120323.40%、K20+Na20 11.20% 的云母 2.0 ;
[0092]含质量百分比Cr 99.13%的金属铬3.0 ；
[0093]含质量百分比Ni 99.81%的镍粉1.5 ;
[0094]含质量百分比Mn 99.63 %的电解锰3.0 ；
[0095]含质量百分比Mo 56.35%的钥铁1.0 ；
[0096]含质量百分比Cr 62.15%,N 5.23%的氮化铬铁1.0 ;
[0097]含质量百分比Na2Cl 0.52%的纯碱0.5。
[0098]作为选择，所述药皮中各成分重量份数为:
[0099]含质量百分比CaCO3 ^ 50%,MgC03彡40%的白云石3.0 ；
[0100]含质量百分比CaF297.0%的萤石4.0 ;
[0101]含质量百分比Si026 3.7%、Α120317.2%、K2CHNa2O 16.2% 的长石粉 5.0 ;
[0102]含质量百分比Ti0296.2%的天然金红石20.0 ；
[0103]含质量百分比Si0247.03%、Α120323.40%、K20+Na20 11.20% 的云母 2.0 ;
[0104]含质量百分比Cr 99.13%的金属铬3.2 ；
[0105]含质量百分比Ni 99.81%的镍粉1.5 ;
[0106]含质量百分比Mn 99.63 %的电解锰3.5 ；
[0107]含质量百分比Mo 56.35%的钥铁1.2 ；
[0108]含质量百分比Cr 62.15%,N 5.23%的氮化铬铁1.0 ;
[0109]含质量百分比Na2Cl 0.52%的纯碱0.5。
[0110]本发明药皮原料中各成分的主要作用如下:
[0111]白云石:在电弧热的作用下分解成CaO、MgO和C02，是焊条制造中及常用的造渣、造气材料，能够提高熔渣的碱度，稳定电弧、细化熔滴，增大熔渣与金属界面张力，改善脱渣，并有较好的脱硫能力。
[0112]萤石:一定量的萤石可以降低液态金属的表面张力，提高熔渣的流动性，降低焊缝气孔敏感性，改善熔渣的物理性能，对焊缝成型、脱渣等起关键作用，也是降低焊缝中扩散氢的主要材料，但因焊接过程中萤石分解，会造成电弧不稳定，同时产生有害气体一氟化氢。
[0113]长石粉:主要作用是造渣、稳定电弧，并提高电焊条再引弧性能。焊接时提高电弧电压，细化熔滴，提高焊条熔化速度。
[0114]天然金红石:天然金红石的作用主要是稳定电弧、造渣，能够调节熔渣的熔点、粘度、表面张力和流动性，改善焊缝成形、减小飞溅；在本发明中加入焊芯重量7.0-12.0%金红石，对焊缝成形、电弧稳定性起关键作用。
[0115]云母:在焊条中的作用是造渣，改善焊条的压涂性能，提高药皮的抗裂性，并有利于稳定电弧，改善熔渣的物理性能的作用。
[0116]金属铬:可以向焊缝过渡(渗入)铬元素，提高焊缝金属的强度和屈服点，抗腐蚀性能。
[0117]镍粉:合金剂，向焊缝过渡(渗入)镍元素，提高焊缝金属的塑韧性。
[0118]电解锰:加入可起到脱硫、脱氧的作用，还可以向焊缝过渡(渗入)锰元素、提高焊缝强度。
[0119]钥铁:合金剂，向焊缝过渡(渗入)钥元素，提高焊缝金属的强度，抗点腐蚀性能。
[0120]氮化铬铁:合金剂，向焊缝过渡(渗入)铬、氮元素，提高焊缝金属的强度，抗点腐蚀性能。
[0121]纯碱:在焊条压涂过程中作为润滑剂。
[0122]本发明保护的双相不锈钢电焊条可用于耐晶间腐蚀、点腐蚀、应力腐蚀、耐高温持久强度要求较高，并_40°C有优良的塑韧性的核电模块、压力容器及相应结构的焊接。
[0123]一种前述用于三代核电设备的双相不锈钢电焊条的生产方法，所采用的步骤为:将所述药皮粉料搅拌混合均匀后，加入重量为药皮重量16-20%的粘结剂混合均匀，然后送入压条机内将其包于所述焊芯上，再经低温和高温烘焙。
[0124]作为选择，所述粘结剂的浓度(浓度表示水溶液中含固体溶质所占比)为38° Be'?45° Be'模数为3.1以下的钾钠水玻璃，所述低温烘焙的温度为50_80°C ;中温烘焙的温度为81-349°C ;高温烘焙的温度为350-380°C。
[0125]上述方案中，采用特定配比粘结剂，以及特定制造工艺可以有效的控制碳含量。
[0126]作为进一步选择，所述粘结剂加入重量为药皮重量20%的浓度为38° Be'?45° Be'模数为3.1以下的钾钠水玻璃，所述低温烘焙的温度为50_80°C;中温烘焙的温度为81-349°C ;高温烘焙的温度为350-380°C。
[0127]本发明的有益效果:本发明保护的电焊条焊接熔敷金属化学成分分析、射线检测、拉伸试验、-40°C冲击、晶间腐蚀、点腐蚀、应力腐蚀均满足核电的特殊要求,焊接熔敷金属在焊态下，常温和高温150°C条件下的抗拉强度(Rm)、屈服强度(Rp0.2)、延伸率(A)优良，-40°C冲击(Cv)良好，符合AP1000标准和ASME标准中E2209-16要求。焊接时药皮不易发红开裂，焊条剩余部分短，脱渣容易，具有较好的焊接工艺性。
【具体实施方式】
[0128]下列非限制性实施例用于说明本发明。
[0129]实施例1:
[0130]取焊芯成分为(wt% ):C:0.010%, Mn:1.50%, S1:0.10 %、Cr:22.82 %、Ni:
8.91%, Mo:3.13%, Co:0.011%、Cu:0.018%、N:0.12%, S:0.006%, P:0.012%、余量为
Fe及杂质的铬镍钥氮合金焊芯100kg。
[0131 ] 取药皮，药皮中各成分重量如下:含CaCO3 ^ 50%、MgC03彡40%的白云石4.0kg ；含 CaF297.0%的萤石 3.0kg ;含 Si026 3.7%、Α120317.2%,K20+Na20 16.2%的长石粉 8.0kg ；含 Ti0296.2%的天然金红石 14.0kg ;含 Si0247.03%,A120323.40%、K2CHNa2O 11.20%的云母2.0kg;#Cr99.13%的金属铬3.0kg;含Ni 99.81 %的镍粉 1.5kg ;含Mn 99.63%的电解锰 3.0kg ;含]?056.35%的钥铁 1.0kg ;含0 62.15%,N 5.23%的氮化铬铁 1.0kg ;含Na2Cl
0.52% 的纯碱 0.5kg。
[0132]将上述粉料拌混合均匀后，加入浓度为38° Be'?45° Be'的模数为3.1以下的钾钠水玻璃7.3kg混合均匀，然后送入压条机内将其包于焊芯上，再经50°C低温烘焙0.5小时、80°C低温烘焙3小时、160°C中温烘焙3小时、350°C高温烘焙3小时，即得核电模块用双相不锈钢电焊条I。
[0133]将所得的核电模块用双相不锈钢电焊条I进行超低碳022Cr22Ni5Mo3N不锈钢焊接实验，电弧稳定、飞溅小，脱渣性良好，全位置焊接性能优良，焊缝成型美观，其熔敷金属成分:Cr.23.12%,N1.9.08%,M0.3.21%,C.0.019%,Mn.0.85%,S1.0.68%,V.0.032%,Cu.0.016%,Nb.0.022%,N.0.15%,C0.0.013%,T1.0.011%,S.0.007%,P.0.015%，余量为不可避免的杂质。
[0134]熔敷金属铁素体数FN按AWS Dl.6计算测得为:46 ;熔敷金属在焊态常温下的力学性能:Rm = 838Mpa、Rp0.2 = 683Mpa、A = 24.0% ;_40°C平均冲击 Cv = 48J ;高温 150。。力学性能:Rm = 680Mpa、Rp0.2 = 520Mpa, A = 26.0% ;金相试验分析焊缝组织为奥氏体加δ铁素体，焊缝组织正常；熔敷金属无晶间腐蚀倾向，射线检测合格。
[0135]熔敷金属成分按照ASTM Α751进行；熔敷金属铁素体数FN按AWS Dl.6计算；熔敷金属在焊态常温和高温150°C的力学性能按照AWS B4.0进行；冲击Cv按ASTM A923 B法进行；晶间腐蚀按ISO 3651-2 B法进行；射线照相按ASTM E1032进行。
[0136]实施例2:
[0137]本实施例除药皮中各成分重量及烘焙工艺不同外，其余与实施例1均相同。
[0138]本实施例中药皮中各成分重量如下:含CaCO3彡50%, MgC03彡40%的白云石
3.0kg ;含 CaF2 97.0 % 的萤石 4.0kg ;含 Si0263.7%, Α120317.2%、K2CHNa2O 16.2% 的长石粉 5.0kg ;含 Ti0296.2% 的天然金红石 20.0kg ;含 Si0247.03%, Al20323.40%, K2CHNa2O11.20%的云母2.0kg ;含Cr99.13%的金属铬3.2kg ;含附99.81%的镍粉1.5kg ;含]^99.63%的电解锰3.5kg ;含]?056.35%的钥铁1.2kg ;含Cr 62.15%,N 5.23%的氮化铬铁
1.0kg ;含 Na2Cl 0.52% 的纯碱 0.5kg。
[0139]将上述粉料拌混合均匀后，加入浓度为38° Be'?45° Be'的模数为3.1以下的钾钠水玻璃8.1kg混合均匀，然后送入压条机内将其包于焊芯上，经50°C至380°C连续烘焙多个小时，即得核电模块用双相不锈钢电焊条2。
[0140]将所得的核电模块用双相不锈钢电焊条2进行超低碳022Cr22Ni5Mo3N不锈钢焊接实验，电弧稳定、飞溅小，脱渣性良好，全位置焊接性能优良，焊缝成型美观，其熔敷金属成分:Cr.23.25%,N1.8.91%,M0.3.23%,C.0.021%,Mn.0.90%, S1.0.71%,V.0.030%,Cu.0.017%,Nb.0.020%,N.0.16%,C0.0.014%,T1.0.013%,S.0.008%,P.0.017%，余量为不可避免的杂质。
[0141]熔敷金属铁素体数FN按AWS Dl.6计算测得为:47 ;熔敷金属在焊态常温下的力学性能:Rm = 839Mpa、Rp0.2 = 685Mpa、A = 23.0% ;-40°C平均冲击 Cv = 48.5J ;高温 150。。力学性能:Rm = 685Mpa>Rp0.2 = 530Mpa, A = 25.0% ;金相试验分析焊缝组织为奥氏体加δ铁素体，焊缝组织正常；熔敷金属无晶间腐蚀倾向，射线检测合格。
[0142]熔敷金属成分按照ASTM A751进行；熔敷金属铁素体数FN按AWS Dl.6计算；熔敷金属在焊态常温和高温150°C的力学性能按照AWS B4.0进行；冲击Cv按ASTM A923 B法进行；晶间腐蚀按ISO 3651-2 B法进行；射线照相按ASTM E1032进行。
[0143]实施例3:
[0144]本实施例除药皮中各成分重量及烘焙工艺不同外，其余与实施例1均相同。
[0145]本实施例中药皮中各成分重量如下:含CaCO3彡50%, MgC03彡40%的白云石
6.0kg ;含 CaF297.0% 的萤石 2.0kg ;含 Si026 3.7%, Α120317.2%, K2CHNa2O 16.2% 的长石粉 10.0kg ;含 Ti0296.2% 的天然金红石 15.0kg ;含 Si0247.03%, Al20323.40 %, K2CHNa2O
11.20% 的云母 1.5kg;含 Cr 99.13% 的金属铬 3.6kg ;含 Ni 99.81 % 的镍粉 1.5kg ;含 Mn99.63%的电解锰 2.5kg;含 Mo 56.35%的钥铁 1.0kg ;含 Cr 62.15%, N 5.23%的氮化铬铁 1.0kg ;含 Na2Cl 0.52% 的纯碱 0.5kg。
[0146]将上述粉料拌混合均匀后，加入浓度为38° Be'?45° Be'的模数为3.1以下的钾钠水玻璃8.92kg混合均匀，然后送入压条机内将其包于焊芯上，经50°C至360°C连续烘焙多个小时，即得核电模块用双相不锈钢电焊条3。
[0147]将所得的核电模块用双相不锈钢电焊条3进行超低碳022Cr22Ni5Mo3N不锈钢焊接实验，电弧稳定、飞溅小，脱渣性良好，全位置焊接性能优良，焊缝成型美观，其熔敷金属成分:Cr.23.18%,N1.9.01%,M0.3.21%,C.0.023%,Mn.0.88%, S1.0.65%,V.0.031%,Cu.0.015%,Nb.0.018%,N.0.15%,C0.0.015%,T1.0.012%,S.0.007%,P.0.014%，余量为不可避免的杂质。
[0148]熔敷金属铁素体数FN按AWS Dl.6计算测得为:45 ;熔敷金属在焊态常温下的力学性能:Rm = 820Mpa、Rp0.2 = 675Mpa、A = 26.0% ;_40°C平均冲击 Cv = 50J ;高温 150°C力学性能:Rm = 675Mpa、Rp0.2 = 510Mpa, A = 24.0% ;金相试验分析焊缝组织为奥氏体加δ铁素体，焊缝组织正常；熔敷金属无晶间腐蚀倾向，射线检测合格。
[0149]熔敷金属成分按照ASTM Α751进行；熔敷金属铁素体数FN按AWS Dl.6计算；熔敷金属在焊态常温和高温150°C的力学性能按照AWS B4.0进行；冲击Cv按ASTM A923 B法进行；晶间腐蚀按ISO 3651-2 B法进行；射线照相按ASTM E1032进行。
[0150]实施例4:
[0151]取焊芯成分为(wt%):C:0.010%,Mn:1.50%, S1:0.10%, Cr:23.2%,Ni:9%,Mo:3.13%, Co:0.011%, Cu:0.018%, N:0.12%, S:0.006%, P:0.012%、余量为 Fe 及杂质的铬镍钥氮合金焊芯100kg。
[0152]取药皮，药皮中各成分重量如下:含CaCO3 ^ 50%、MgC03彡40%的白云石4.0kg ；含 CaF297.0%的萤石 3.0kg ;含 Si026 3.7%、Α120317.2%,K20+Na20 16.2%的长石粉 8.0kg ；含 Ti0296.2%的天然金红石 14.0kg ;含 Si0247.03%,A120323.40%、K2CHNa2O 11.20%的云母2.0kg;#Cr99.13%的金属铬 1.2kg ;含Ni 99.81 %的镍粉 1.5kg ;含Mn 99.63%的电解锰 3.0kg ;含]?056.35%的钥铁 1.0kg ;含0 62.15%,N 5.23%的氮化铬铁 1.0kg ;含Na2Cl
0.52% 的纯碱 0.5kg。
[0153]将上述粉料拌混合均匀后，加入浓度为38° Be'?45° Be'的模数为3.1以下的钾钠水玻璃7.3kg混合均匀，然后送入压条机内将其包于焊芯上，经50°C至380°C连续烘焙多个小时，即得核电模块用双相不锈钢电焊条4。
[0154]将所得的核电模块用双相不锈钢电焊条4进行超低碳022Cr22Ni5Mo3N不锈钢焊接实验，电弧稳定、飞溅小，脱渣性良好，全位置焊接性能优良，焊缝成型美观，其熔敷金属成分:Cr.23.12%,N1.9.08%,M0.3.21%,C.0.019%,Mn.0.85%, S1.0.68%,V.0.032%,Cu.0.016%,Nb.0.022%,N.0.15%,C0.0.013%,T1.0.011%,S.0.007%,P.0.015%，余量为不可避免的杂质。
[0155]熔敷金属铁素体数FN按AWS Dl.6计算测得为:45 ;熔敷金属在焊态常温下的力学性能:Rm = 830Mpa、Rp0.2 = 675Mpa、A = 26.0 % ;-40°C平均冲击 Cv = 48.6J ;高温150°C力学性能:Rm = 678Mpa、Rp0.2 = 517Mpa，A = 27.0% ;金相试验分析焊缝组织为奥氏体加S铁素体，焊缝组织正常；熔敷金属无晶间腐蚀倾向，射线检测合格。
[0156]熔敷金属成分按照ASTM A751进行；熔敷金属铁素体数FN按AWS Dl.6计算；熔敷金属在焊态常温和高温150°C的力学性能按照AWS B4.0进行；冲击Cv按ASTM A923 B法进行；晶间腐蚀按ISO 3651-2 B法进行；射线照相按ASTM E1032进行。
[0157]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于三代核电设备的双相不锈钢电焊条，由铬镍钥氮合金焊芯和裹覆于焊芯表面的药皮组成，其特征在于所述铬镍钥氮合金焊芯由以下成分组成:
C 彡 0.020wt% ；
Mnl.40-2.0Owt% ；
Si ( 0.30wt% ；
Cr21.5-23.5wt% ；
Ni8.0-9.0wt % ；
Mo ( 2.50-3.50wt% ；
N0.08-0.15wt% ；
Co ( 0.050wt% ；
Cu ( 0.050wt% ；
S 彡 0.010wt% ；
P 彡 0.015wt% ； 余量为Fe及杂质。
2.如权利要求1所述的用于三代核电设备的双相不锈钢电焊条，其特征在于:所述铬镍钥氮合金焊芯由以下成分组成:
C 彡 0.015wt% ；
Mnl.5-1.8wt% ；
Si ( 0.20wt% ；
Cr21.5-23.5wt% ；
Ni8.0-9.0wt % ；
Mo ( 2.50-3.20wt% ；
N0.08-0.13wt% ；
Co ( 0.045wt% ；
Cu ^ 0.045wt% ；
S 彡 0.010wt% ；
P 彡 0.015wt% ； 余量为Fe及杂质。
3.如权利要求2所述的用于三代核电设备的双相不锈钢电焊条，其特征在于:所述铬镍钥氮合金焊芯由以下成分组成:
C 彡 0.010wt% ；
Mnl.5-1.8wt% ；
Si ( 0.20wt% ；
Cr21.5-23.5wt% ；
Ni8.0-9.0wt % ；
Mo ( 2.50-3.20wt% ；
N0.08-0.13wt% ；
Co ( 0.045wt% ；
Cu ^ 0.045wt% ；
S 彡 0.010wt% ；
P 彡 0.015wt% ； 余量为Fe及杂质。
4.如权利要求1、2或3所述的用于三代核电设备的双相不锈钢电焊条，其特征在于:所述药皮重量为铬镍钥氮合金焊芯重量的30-45%，所述药皮中各成分重量份数为:
白云石:3.0-6.0 ；
萤石:2.0-4.0 ；
长石粉:5.0-10.0 ； 天然金红石=14.0-20.0 ；
云母:1.5-3.0 ；
金属铬:2.0-6.0 ；
镇粉:I.0-2.4 ；
电解锰:2.5-3.5 ；
钥铁:0.4-2.0 ； 氮化铬铁:0-2.0 ；
纯碱:0.4-0.6。 所述白云石中质量含量=CaCO3彡50%, MgCO3彡40%，萤石中质量含量CaF2彡96%,长石粉中质量含量=S12彡63%, Al2O3彡16%, K2CHNa2O彡12%，天然金红石中质量含量T12 彡 95.5%，云母中质量含量=S12 ^ 45%, Al2O3 ^ 22%, K2CHNa2O 彡 7.0%，金属铬中质量含量Cr ^ 98%，镍粉中质量含量Ni ^ 99.5%,电解锰中质量含量Mn ^ 99.5%,钥铁中质量含量Mo55-60%，氮化铬铁质量含量:Cr > 60%、N > 5%，纯碱中质量含量NaCl 彡 0.7%。
5.如权利要求4所述的用于三代核电设备的双相不锈钢电焊条，其特征在于:所述药皮重量为铬镍钥氮合金焊芯重量的30-45%，所述药皮中各成分重量份数为:
白云石:3.5-5.5 ；
蛮石:2.5-3.8 ；
长石粉:5.5-9.2 ； 天然金红石:14-20.0 ； z?母:1.8~2.8 ；
金属铬:2.4-5.4 ；
镍粉:1.2-2.2 ；
电解锰:2.7-3.5 ；
钥铁:0.4-1.8 ； 氮化铬铁:0-1.8;
纯碱:0.4-0.6。 所述白云石中质量含量=CaCO3 ^ 50%, MgCO3彡40%，萤石中质量含量CaF2 ^ 96%,长石粉中质量含量=S12彡63%, Al2O3彡16%, K2CHNa2O彡12%，天然金红石中质量含量T12 彡 95.5%，云母中质量含量=S12 ^ 45%, Al2O3 ^ 22%, K2CHNa2O 彡 7.0%，金属铬中质量含量Cr ^ 98%，镍粉中质量含量Ni ^ 99.5%,电解锰中质量含量Mn ^ 99.5%,钥铁中质量含量Mo55-60%，氮化铬铁质量含量:Cr > 60%、N > 5%，纯碱中质量含量NaCl 彡 0.7%。
6.如权利要求4所述的用于三代核电设备的双相不锈钢电焊条，其特征在于:所述药皮中各成分重量份数为: 含质量百分比CaCO3 ^ 50%, MgC03彡40%的白云石4.0 ； 含质量百分比CaF2 97.0%的萤石3.0 ； 含质量百分比 S12 63.7%, Al2O3 17.2%、K20+Na2016.2%的长石粉 8.0 ; 含质量百分比T12 96.2%的天然金红石14.0 ； 含质量百分比 S12 47.03%, Al2O3 23.40%、K2CHNa2Oll.20%的云母 2.0 ; 含质量百分比Cr99.13%的金属铬3.0 ; 含质量百分比Ni99.81%的镍粉1.5 ； 含质量百分比Mn99.63 %的电解锰3.0 ； 含质量百分比Μο56.35%的钥铁1.0 ； 含质量百分比Cr62.15%,N5.23%的氮化铬铁1.0 ； 含质量百分比Na2Cl0.52%的纯碱0.5。
7.如权利要求4所述的用于三代核电设备的双相不锈钢电焊条，其特征在于:所述药皮中各成分重量份数为: 含质量百分比CaCO3 ^ 50%, MgC03彡40%的白云石3.0 ； 含质量百分比CaF2 97.0%的萤石4.0 ； 含质量百分比 S12 63.7%, Al2O3 17.2%、K20+Na2016.2%的长石粉 5.0 ; 含质量百分比T12 96.2%的天然金红石20.0 ； 含质量百分比 S12 47.03%, Al2O3 23.40%、K2CHNa2Oll.20%的云母 2.0 ; 含质量百分比Cr99.13%的金属铬3.2 ; 含质量百分比Ni99.81%的镍粉1.5 ； 含质量百分比Mn99.63 %的电解锰3.5 ； 含质量百分比Μο56.35%的钥铁1.2 ； 含质量百分比Cr62.15%,N5.23%的氮化铬铁1.0 ； 含质量百分比Na2Cl0.52%的纯碱0.5。
8.如权利要求4所述的用于三代核电设备的双相不锈钢电焊条，其特征在于:所述药皮中各成分重量份数为: 含质量百分比CaCO3 ^ 50%, MgC03彡40%的白云石6.0 ； 含质量百分比CaF2 97.0%的萤石2.0 ； 含质量百分比 S12 63.7%, Al2O3 17.2%、K20+Na2016.2%的长石粉 10.0 ; 含质量百分比T12 96.2%的天然金红石15.0 ； 含质量百分比 S12 47.03%, Al2O3 23.40%、K2CHNa2Oll.20%的云母 1.5 ; 含质量百分比Cr99.13%的金属铬3.6 ; 含质量百分比Ni99.81%的镍粉1.5 ； 含质量百分比Mn99.63 %的电解锰2.5 ； 含质量百分比Μο56.35%的钥铁1.0 ； 含质量百分比Cr62.15%,N5.23%的氮化铬铁1.0 ； 含质量百分比Na2Cl0.52%的纯碱0.5。
9.一种权利要求1至8中任一权利要求所述的用于三代核电设备的双相不锈钢电焊条的生产方法，其特征在于所采用的步骤为:将所述药皮粉料搅拌混合均匀后，加入重量为药皮重量16-20%的粘结剂混合均匀，然后送入压条机内将其包于所述焊芯上，再经低温、中温和高温烘焙。
10.如权利要求9所述的用于三代核电设备的双相不锈钢电焊条的生产方法，其特征在于:所述粘结剂为浓度为38° Be'?45° Be'模数为3.1以下的钾钠水玻璃，所述低温烘焙的温度为50-80°C ;中温烘焙的温度为81-349°C ;高温烘焙的温度为350-380°C。
【文档编号】B23K35/365GK104175018SQ201410409828
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月20日 优先权日:2014年8月20日
【发明者】袁宁, 景益, 刘奇望, 丛大志, 蒋勇, 张俊宝, 简仁露, 余燕 申请人:四川大西洋焊接材料股份有限公司, 上海核工程研究设计院