本发明涉及焊接材料
技术领域：
，具体是一种用于钠冷快中子增殖堆焊接的不锈钢焊条。
背景技术：
：目前全世界有400多座核电站，绝大多数为热堆，而目前热堆每年消耗铀约8外吨，按现在的发展速度，已探明的铀储量还能使用50年左右，及时考虑到所谓补充储量，最多可使用200年。而钠冷快中子增殖堆可充分利用核燃料，比目前的热堆对核燃料的利用率提高80倍，可实现核燃料的增殖拜托即将面临的铀资源日益枯竭的困境，可使铀资源的可持续利用达3000年以上，同时大大缩短核废料的无害化周期，而且可以大大提高核反应堆的安全性。因此，快堆在我国核能利用的战略布局中占有十分重要的地位，国家正在稳步推进快堆工程。目前国内很少有厂家能生产可用于钠冷快中子增殖堆焊接的不锈钢焊条。技术实现要素：本发明的目的在于针对新型核反应堆不锈钢焊接材料需求，提供一种用于钠冷快中子增殖堆焊接的不锈钢焊条，既满足gb/t13814和awsa5.11/5.11m标准所要求的熔敷金属成分及熔敷金属力学性能，也满足钠冷快中子增殖堆不锈钢焊接材料的使用要求，同时实现焊接时熔渣流动性好、电弧稳定、熔渣覆盖均匀、飞溅小、脱渣性优良，焊缝光亮、成型美观，焊道高度和焊缝浸润角适中，焊条抗发红能力强以及全方位操作性能好等目的。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于钠冷快中子增殖堆焊接的不锈钢焊条，由药皮与焊芯组成；所述药皮由以下按照质量百分比的原料组成：金红石粉2～8％、萤石粉20～40％、长石1.5～4.5％、云母0～3％、钛白粉1～2.5％、氟铝酸盐1.0～3.0％、电解锰0.5～3％、钛酸钾2～5％、海藻酸盐1～3％、纯碱0.3％～1.0％、金属铬2％～5％、铌铁2％～5％、镍粉0％～1％、钛铁3％～8％、铁粉5～10％、硅铁2～5％，余量为大理石粉。作为本发明进一步的方案：所述焊芯由以下按照质量百分比的成分组成：c≤0.08％、mn≤2.0％、si≤0.15％、ni9.0％～11.0％、s≤0.005％、p≤0.005％、cr18.0％～21.0％、mo≤0.5％，余量为fe及不可避免的杂质。作为本发明进一步的方案：金红石粉中tio2≥91％；大理石粉中caco3含量≥96％；萤石粉中caf2≥95％；长石中sio250～65％、al2o315％～25％、k2o≥12％；钛白粉中tio2≥99％；云母中sio250～65％、al2o320％～35％、k2o≥7％；电解锰中mn≥99.5％；铁粉中fe≥99.0％；硅铁中si：40～50％；钛铁中ti≥70％；钛酸钾中tio2≥65％；氟铝酸盐为化学纯；海藻酸盐中k2o≥10％。作为本发明进一步的方案：将药皮中各原料的粉料按质量百分比混合均匀后，加入所有原料总质量20～30％的钠水玻璃或钾水玻璃或钾钠水玻璃作粘结剂，搅拌混合均匀；然后送入压条机内将其裹覆于焊芯上，再经低温和高温烘焙即成。作为本发明进一步的方案：焊条中药皮的重量为焊条总重量的30～45％。作为本发明进一步的方案：粘结剂波美浓度为41.5°～42.5°。作为本发明进一步的方案：所述低温烘焙的温度为80～120℃，高温烘焙的温度为300～350℃。作为本发明进一步的方案：所述不锈钢焊条焊接后熔敷金属化学成分的重量百分比含量分别为：c≤0.08％、mn0.5～2.5％、si≤0.90％、s≤0.010％、p≤0.010％、nb：c％×8～1.0％、cr：18.0～21.0％、ni：9.0～11.0％、cu≤0.2％，余量为fe及不可避免的杂质。本发明药皮原料中各成分的主要作用如下：金红石：金红石的主要作用是稳定电弧、造渣，调整熔渣的表面张力、粘度、流动性等物理性能，改善提高脱渣性能，改善焊缝成型，减少飞溅等作用；但是太多的金红石易恶化熔敷金属机械性能及抗裂性，因此金红石在药皮中的含量为2～8％。大理石：主要作用是造渣、造气，稳定电弧，提高熔渣碱度，改善脱渣性能，并有较好的脱硫能力和间接脱磷效果，分解co2保护焊缝不被氧、氮化，减少焊缝金属中的氢含量；大理石在药皮中的含量为25～45％。铌铁：铌在焊缝中可有效提高耐腐蚀性能，主要是作为合金剂加入，保证焊缝耐腐蚀性能。一般为2～5％。钛白粉：主要作用是增塑剂，改善焊条的涂压性，保证焊条的外观质量，因涂压需要和成本较高，不宜太多，用量在1～2.5％。萤石：适量的萤石可以降低液态金属的表面张力，提高其流动性，使得焊缝成型美观，降低焊缝气孔敏感性，并能够降低熔敷金属的扩散氢含量。本发明的萤石含量的合适范围是20～40％。电解锰：电解锰的加入主要是向焊缝中过度锰元素，提高焊缝金属的强度和塑性，同时可以起到脱氧脱硫、加快焊接反应速度的作用；电解锰在药皮中的含量为1～3％。钛酸钾：主要作用是改善焊条焊接工艺性能，还对改善焊条的压涂性能和稳定焊接电弧有益。钛酸钾含量超过10％时，药皮吸潮性增加，钛酸钾含量低于6％时，改善焊条的焊接工艺性能作用不明显，因而限制药皮中钛酸钾含量为2.5～5％。氟铝酸盐：主要作用是改善焊条焊接工艺性能，还对稳定焊接电弧有益，但价格较贵。氟铝酸盐含量超过1.5％时，药皮吸潮性增加，氟铝酸盐含量低于0.5％时，改善焊条的焊接工艺性能作用不明显，因而限制药皮中钛酸钾含量为1.0～3.0％。海藻酸盐：主要作用是稳弧剂和粘结剂，但太多会增加药皮吸潮性，控制含量为1.5～3％。钛铁：主要作用是脱氧剂，提供焊缝抗气孔能力，太多会导致焊缝增碳，因此含量控制在4～8％。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明不但具有良好的操作性能，在平、横、立、仰、位置均具有良好的焊接工艺性，而且具有超纯净的熔敷金属成分，同时在高温环境中具有优异的力学性能。本发明不锈钢焊条应用钠冷快中子增殖堆焊接，也可用于化工、压容等其他行业同类不锈钢种的焊接。本发明具有以下优点：(1)较为合理的配方比例，具有良好的焊接工艺性能：电弧稳定性，熔池流动性好，熔渣渣壳覆盖均匀；脱渣容易；焊缝成型平整，并具有良好的焊缝抗裂性。(2)该焊条焊后熔敷金属的化学成分纯度较高，性能稳定优越，完全符合国家标准gb/t983和美国标准awsa5.4以及钠冷快中子增殖堆不锈钢焊接材料要求。(3)该焊条的焊缝在很好的常温及高温力学性能，并且具有很好的室温冲击韧性。(4)该焊条具有良好的耐腐蚀性能，抗核辐射性能。具体实施方式下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。以下实施例1-3中选择直径为φ4.0mm的焊芯。其具体化学成分见表1。表1本实施例焊条的焊芯具体化学成分对比(重量％，余量为fe及不可避免的杂质)实施例1-3中焊条的药皮成分配比见表2。表2本实施例的焊条的制备是在常规的油压型焊条压涂机上压制成不锈钢焊条。不锈钢焊条经100℃低温烘干和300℃的高温烘干后进行焊接试验。不锈钢焊条的熔敷金属的化学成分均列入表3。表3为实施例1-3不锈钢焊条的熔敷金属化学成分(重量％)本实施例1-3的不锈钢焊条熔敷金属的力学性能及室温冲击性能如表4-5所示。表4表5室温冲击性能序号焊缝中心110521203118上述实施例试验结果显示本发明的用于钠冷快中子增殖堆焊条拥有稳定的良好的拉伸强度和延伸率，以及冲击韧性，完全可以满足gb/t983-2012《不锈钢焊条》中对e347以及awsa5.4《specificationforstainlesssteelweldingelectrodesforshieldedmetalarcwelding》对e347的要求，并经试验验证完全满足钠冷快中子增殖堆不锈钢焊条焊接技术要求。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。当前第1页12