快中子反应堆设备制造用E316H型焊条制造技术

本发明专利技术公开了一种快中子反应堆设备制造用E316H型焊条，包括焊条药皮和焊芯，焊条药皮由固体组分和液体组分组成，固体组分重量百分比为大理石：20％～28％、萤石：10％～15％、冰晶石：30％～38％、金红石：10％～15％、纯碱Na2CO3：0％～1％、云母：3％～6％、硅灰石：4％～6％、碳酸钡：1％～3％、钛铁：6％～10％、硅铁：1％～2％、铁黑：4％～8％、稀土氧化物：1％～3％、金属锰：1％～3％、金属镍：2％～4％、金属铬：2％～4％，液体组分为钾钠水玻璃，占固体组分质量20％～23％；焊条熔敷金属室温(高温)强度高，冲击韧性良好，且【H】、【O】含量较低，可满足快中子反应堆用316H奥氏体不锈钢的焊接，和其他300系列奥氏体不锈钢的焊接。

【技术实现步骤摘要】
快中子反应堆设备制造用E316H型焊条
本专利技术涉及焊接材料领域，尤其涉及快中子反应堆设备制造用E316H型焊条。
技术介绍
快中子反应堆简称快堆，在运行过程中裂变燃料越烧越多，得到增值，是当今唯一现实的增值堆型。以快堆为牵引的先进核燃料循环系统具有两大功能：一是能够大幅度提高铀资源的利用率，可将天然铀资源的利用率从目前在核电站中广泛应用的压水堆的约1％提高到60％以上；二是可以嬗变压水堆产生的长寿命放射性废物，实现放射性废物的最小化。目前为止，我国建造了较多的压水堆核电站，但商业化快中子反应堆压水堆的建造数量为零，因此压水堆核废料只能长期储存在废料罐中，不能重复利用。快中子反应堆作为核电第四代堆型，可实现快堆与压水堆燃料的循环使用，是未来核电发展的主导产品。快堆技术的发展和推广，对促进我国核电可持续发展和先进燃料循环体系的建立，对核能的可持续发展具有重要意义，对中国核电发展前景起到关键作用。目前在制的示范快堆堆容器及旋塞设备总重约为3500吨，体积庞大，性能指标及尺寸精度要求高，主要材料为316H奥氏体不锈钢，对焊接工艺和焊接质量要求非常高。且快堆堆容器、堆内构件及旋塞均为承载、承压构件，制造中焊接量大，要求焊缝耐腐蚀，对室温强度、高温强度，高温持久等要求极高，需要焊缝熔敷金属中的【H】、【O】含量非常低。在现行的核压力容器中，不锈钢焊接材料一般用作表层防腐蚀，对焊缝的强度、冲击等力学性能要求相对较低，且奥氏体不锈钢内【H】溶解度高，焊缝控氢难，故示范快堆堆容器制造均不能采购到完全满足要求的焊条。
技术实现思路
本专利技术提供一款E316H型焊条，用于快堆堆容器、堆内构件及旋塞制造用316H奥氏体不锈钢的焊接。该焊条焊接工艺性良好，焊条熔敷金属中的【H】、【O】具有较低含量；焊条熔敷金属具有较高的室温强度和高温强度，高温持久性能、冲击性能优良、耐晶间腐蚀性能良好。本专利技术所采用的技术方案是快中子反应堆设备制造用E316H型焊条，包括焊条药皮和焊芯，所述的焊条药皮由固体组分和液体组分组成，所述的固体组分其成分及其重量百分比为：大理石：20％～28％、萤石：10％～15％、冰晶石：30％～38％、金红石：10％～15％、纯碱Na2CO3：0％～1％、云母：3％～6％、钛铁：6％～10％、硅铁：1％～2％、铁黑：4％～8％、稀土氧化物：1％～3％、金属锰：1％～3％、金属镍：2％～4％、金属铬：2％～4％，所述的液体组分为钾钠水玻璃，占固体组分重量20％～23％；所述的焊芯其成分及重量百分比为：C：0.02％～0.04％、Si：0％～0.20％、Mn：1.25％～2.0％、P≤0.005％、S≤0.005％、Cr：19.0％～20.0％、Ni：11.0％～12.0％、Cu≤0.020％、Co≤0.010％、B≤0.0005％、余量为Fe。所述的焊条药皮的固体组分其成分及其重量百分比为：硅灰石：4％～6％、碳酸钡：1％～3％。所述的焊芯其组分及重量百分比为：Nb≤0.01％、As≤0.005％、Sn≤0.002％，Sb≤0.001％。所述的焊条药皮在采用上述原材料时，限定矿物原材料纯度≥95％，粒度要求100％过100目；硅铁(Si-Fe)限定为Si含量为40.0～47.0％，钛铁限定Ti含量为25.0～28.0％,金属锰、金属镍、金属铬中限定为Mn、Ni、Cr含量≥99％。本专利技术的有益效果是：本专利技术不锈钢焊条，具有良好的焊接工艺性，适合全位置焊接，焊条焊接过程中不发红、不开裂。焊接过程中电弧稳定，熔池活泼，熔池边界清晰，焊缝成形美观，焊渣容易清除。本专利技术不锈钢焊条熔渣碱度较高，可有效控制熔敷金属中氢、氧含量，且焊条熔敷金属中S、P等杂质极低。本专利技术焊条针对核电工业应用，对于快中子反应堆堆容器发展具有重要意义，本专利技术基于快中子反应堆堆容器用316H钢焊接需求研制，焊条熔敷金属室温强度在520MPa以上，高温强度、高温持久性能、室温各项冲击、耐晶间腐蚀性能优良。具体实施方式现结合实施例对专利技术做进一步的说明，本专利技术涉及一种不锈钢焊条药皮，采用了碱度稍低的低氢型渣系，组分以大理石、萤石、冰晶石为主，添加金红石合理改善焊接过程中药皮熔融态的粘度和流动性，实现了焊条的全位置焊接；添加云母、纯碱使焊条药皮具有良好的涂压性能；硅灰石及少量碳酸钡的加入，增加焊条熔池的活泼性，熔池边界清晰；药皮中添加了钛铁、硅铁、金属锰，应用钛-硅-锰联合脱氧，良好的控制了焊条熔敷金属中的【O】含量。本专利技术涉及到一种316H型焊芯，焊芯所含各元素的重量百分数：C0.02％～0.04％、Si0％～0.20％、Mn1.25％～2.0％、P≤0.005％、S≤0.005％、Cr19.0％～20.0％、Ni11.0％～12.0％、Cu≤0.020％、Co≤0.010％、B≤0.0005％、Nb≤0.01％、As≤0.005％、Sn≤0.002％，Sb≤0.001％,余量为Fe及不可避免杂质。碳：碳是有效的的强化元素，也是最经济的元素，然而碳对韧性、焊接性尤其是耐晶间腐蚀性能等有不利的影响，碳含量不能太高，控制在0.02％～0.04％。硅：是脱氧元素，可以有效脱氧，但是在不锈钢焊接中，熔渣向焊缝过渡大量硅，且硅有增大焊芯电阻的倾向，容易使焊条发红，应尽量低的控制焊芯中硅含量，控制在0～0.20％。锰：是脱氧剂、也是强化剂，但焊芯中锰含量过高增大焊芯的强度，不利于焊芯的制备，控制在1.25％～2.0％。铬：是主要耐腐蚀元素，但铬含量过高增加焊缝的再热裂纹敏感性，综合试验，本专利技术选取铬的范围为：19.00～20.00％。镍：是主要耐腐蚀元素，并且提高焊缝的韧、塑性，但镍元素成本较高，本专利技术选取镍的范围为：11.00～12.00％。硫、磷：硫、磷存在钢中是有害的元素。硫在钢中易形成MnS和FeS，降低了焊缝的冲击韧性，影响焊接性能，且硫、磷过高增加焊缝的热裂纹倾向。本专利技术中硫、磷的含量均限制在≤0.005％。实例一：本实施例的一种低氢型的不锈钢药皮，所述药皮中固体组分和液体组分混合而成，所述液体组分的加入质量为固体组分重量的22％。所述固体组分按照重量份计，包括以下组分：大理石25份、萤石12份、冰晶石30份、金红石12份、纯碱1份、硅灰石5份、云母4份、碳酸钡1份、钛铁9份、硅铁1份、铁黑5份、稀土氧化物1份、金属锰1份、金属镍1份、金属铬2份。采用的优质E316H焊芯，化学分析法测得化学成分重量百分数C0.04％、Si0.12％、Mn1.9％、P0.004％、S0.0009％、Cr19.5％、Ni12.0％、Cu0.020％、Co＜0.01％、B＜0.0005％、Nb＜0.01％、As＜0.005％、Sn0＜0.002％，Sb＜0.001％,余量为Fe及不可避免杂质。所采用液体组分为20℃下46Be的钾纳1:1水玻璃，将上述药皮原材料混合均匀后，用40目的筛子过筛到100％40目以下，干粉搅拌均匀，加入固体组分20％～23本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.快中子反应堆设备制造用E316H型焊条，其特征在于：包括焊条药皮和焊芯，所述的焊条药皮由固体组分和液体组分组成，所述的固体组分其成分及其重质量百分比为：大理石：20％～28％、萤石：10％～15％、冰晶石：30％～38％、金红石：10％～15％、纯碱Na2CO3：0％～1％、云母：3％～6％、钛铁：6％～10％、硅铁：1％～2％、铁黑：4％～8％、稀土氧化物：1％～3％、金属锰：1％～3％、金属镍：2％～4％、金属铬：2％～4％，所述的液体组分为钾钠水玻璃，占固体组分重量20％～23％；所述的焊芯其成分及重量百分比为：C：0.02％～0.04％、Si：0％～0.20％、Mn：1.25％～2.0％、P≤0.005％、S≤0.005％、Cr：19.0％～20.0％、Ni：11.0％～12.0％、Cu≤0.020％、Co≤0.010％、B≤0.0005％、余量为Fe。/n

【技术特征摘要】
1.快中子反应堆设备制造用E316H型焊条，其特征在于：包括焊条药皮和焊芯，所述的焊条药皮由固体组分和液体组分组成，所述的固体组分其成分及其重质量百分比为：大理石：20％～28％、萤石：10％～15％、冰晶石：30％～38％、金红石：10％～15％、纯碱Na2CO3：0％～1％、云母：3％～6％、钛铁：6％～10％、硅铁：1％～2％、铁黑：4％～8％、稀土氧化物：1％～3％、金属锰：1％～3％、金属镍：2％～4％、金属铬：2％～4％，所述的液体组分为钾钠水玻璃，占固体组分重量20％～23％；所述的焊芯其成分及重量百分比为：C：0.02％～0.04％、Si：0％～0.20％、Mn：1.25％～2.0％、P≤0.005％、S≤0.005％、Cr：19.0％～20.0％、Ni：11.0％～12.0％、Cu≤0.020％、C...

【专利技术属性】
技术研发人员：高蕊，张秀海，王富铭，刘学利，杜寿涛，逄淑来，李兆峰，
申请(专利权)人：中国第一重型机械集团大连加氢反应器制造有限公司，中国第一重型机械股份公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21