Fe-Ni-Cr焊丝及其制备方法和焊接工艺技术

本发明专利技术涉及合金焊接技术领域，尤其涉及一种Fe

【技术实现步骤摘要】
Fe
‑
Ni
‑
Cr焊丝及其制备方法和焊接工艺


[0001]本专利技术涉及合金焊接
，具体而言，涉及一种Fe
‑
Ni
‑
Cr焊丝及其制备方法和焊接工艺。

技术介绍

[0002]高温气冷堆是指采用氦气作为冷却剂的反应堆技术，具有安全性好、效率高、经济性好和用途广泛等优势。蒸汽发生器是高温气冷堆核电系统中最关键的设备之一，传热管是一回路压力边界的重要组成部分，是防止放射性裂变产物外泄的重要屏障，也是一回路系统最薄弱的环节。服役过程中，传热管长期在高温、高压及高辐射剂量介质的冲刷下，会产生机械的或化学的损伤，造成传热管破损从而发生放射性冷却剂外泄，造成严重的社会不良反响和巨大的经济损失，因此需要对破损传热管进行封堵，避免出现重大事故。
[0003]从经济性考虑，不同温度段的传热管采用不同的材料制备，相应的，进行封堵时，需要选择与之匹配的堵头材料。传热管过热段（服役温度约570℃）材料为Incoloy 800H，属于Fe
‑
Ni
‑
Cr系列合金，该合金中Cr含量为19
‑
23%，Ni含量为30
‑
35%，其余主要为Fe元素。当过热段传热管发生降质时，需要采用Incoloy 800H材料进行堵管。焊接堵管是常用的堵管技术，具有强度高、密封性好等优势。
[0004]目前，市面上缺乏适用于Incoloy 800H传热管/堵头相匹配的焊接材料，因此，针对母材的热物理性能及其服役环境，开发匹配的封堵焊丝，具有重要的工程实际价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一个目的在于提供一种Fe
‑
Ni
‑
Cr焊丝，以对800H钢材质的传热管、堵头进行焊接，实现堵管，并保证焊接部位较高的抗拉强度、延伸率及较好的密封性。
[0006]本专利技术所提供Fe
‑
Ni
‑
Cr焊丝，应用于800H钢的焊接，所述焊丝包括焊皮和包裹于焊皮内的药粉，所述药粉按质量百分比包括成分：Ni粉为：60.0
‑
65.0%；Cr粉为：15.0
‑
20.0%；Mn粉为：8.0
‑
10.0%；Ce粉为：0.01
‑
0.05%；Nb粉与W粉的质量百分比之和为：3.0
‑
4.0%；其余为Fe粉；其中，以上成分的质量百分比之和为100%。
[0007]进一步地，所述Ni粉、所述Cr粉、所述Mn粉、所述Ce粉、所述Nb粉、所述W粉、所述Fe粉的粒度为：100
‑
200目。
[0008]进一步地，所述焊丝的药芯填充率为：30
‑
35%；和/或，所述焊丝直径范围为：1.0
‑
1.2mm。
[0009]进一步地，焊皮为310S不锈钢带，厚度为：0.3
‑
0.5mm，宽度为6
‑
8mm。
[0010]本专利技术所提供的Fe
‑
Ni
‑
Cr焊丝，能够产生以下有益效果：本专利技术所提供的Fe
‑
Ni
‑
Cr焊丝，以Fe
‑
Ni
‑
Cr为主，具有优异的耐高温性能、耐腐蚀性能，基于母材800H的化学成分，并考虑焊接过程的元素过渡情况，适用于核电高温气冷堆传热管800H与其堵头材料800H之间的焊接。本专利技术所提供的Fe
‑
Ni
‑
Cr焊丝的化学成分合理，其中，主要元素包括Fe粉、Ni粉、Cr粉、Mn粉，熔覆金属为γ相组织为主，Ni元素具有扩大焊缝的奥氏体相区作用，Mn元素提高焊缝的抗开裂能力，Cr可以增加其余合金元素的固溶度，W、Nb固溶进入γ相后，也会增加Cr元素的固溶度，从而提高焊缝的强化效果，即，本专利技术所提供的Fe
‑
Ni
‑
Cr焊丝与800H的母材具有较好的相溶性，焊缝的抗拉强度和延伸率仍能够保持在较高水平。本专利技术所提供的Fe
‑
Ni
‑
Cr焊丝用于焊接800H母材后，经测试结果表明，所得到的焊缝室温下的抗拉强度能够达到590MPa以上，延伸率能够达到36%，600℃环境中的抗拉强度能够达到480MPa以上，很明显，焊接接头在常温及高温条件下能够保证焊接部位较高的抗拉强度、延伸率及较好的密封性。
[0011]本专利技术的第二个目的在于提供一种Fe
‑
Ni
‑
Cr焊丝的制备方法，用于制备上述Fe
‑
Ni
‑
Cr焊丝，所述制备方法包括如下步骤：称取药粉：按质量百分比：Ni粉60.0
‑
65.0%，Cr粉15.0
‑
20.0%，Mn粉8.0
‑
10.0%，Ce粉0.01
‑
0.05%，Nb+W粉3.0
‑
4.0%，其余为Fe粉，其中，以上所有成分的质量百分比之和为100%，来称取药粉；烘干药粉：将所述药粉置于真空环境内加热，以去除所述药粉中的结晶水，其中，加热温度范围为：250
‑
300℃，保温时间范围为：1
‑
3h；混合药粉：将烘干后的所述药粉进行充分的混合，混合时间范围为：1
‑
2h；包裹药粉：去除焊皮表面的油脂，然后将混合好的药粉包裹于所述焊皮内；焊丝拉丝：采用拉拔工艺拉丝制成焊丝。
[0012]进一步地，在所述焊丝拉丝步骤中，采用多道拉拔工序，且拉拔模具的孔径依次减小。
[0013]进一步地，还包括包装焊丝步骤：将焊丝缠绕于焊丝盘，并密封于真空环境。
[0014]进一步地，所述Ni粉、所述Cr粉、所述Mn粉、所述Ce粉、所述Nb粉、所述W粉、所述Fe粉的粒度为：100
‑
200目。
[0015]进一步地，焊皮为310S不锈钢带，厚度为：0.3
‑
0.5mm，宽度为6
‑
8mm；和/或，所述焊丝的药芯填充率为：30
‑
35%；和/或，所述焊丝直径范围为：1.0
‑
1.2mm。
[0016]本专利技术提供的Fe
‑
Ni
‑
Cr焊丝的制备方法，能够产生以下有益效果：采用该Fe
‑
Ni
‑
Cr焊丝的制备工艺，能够制备出上述焊丝，通过采用本专利技术所提供的制备方法得到的焊丝，用于焊接800H母材后，所得到的焊缝室温下的抗拉强度能够达到590MPa以上，延伸率能够达到36%，600℃环境中的抗拉强度能够达到480MPa以上，很明显，焊接接头在常温及高温条件下能够保证焊接部位较高的抗拉强度、延伸率及较好的密封性；即，具有上述Fe
‑
Ni
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Fe
‑
Ni
‑
Cr焊丝，其特征在于，应用于800H钢，所述焊丝包括焊皮和包裹于焊皮内的药粉，所述药粉按质量百分比包括成分：Ni粉为：60.0
‑
65.0%；Cr粉为：15.0
‑
20.0%；Mn粉为：8.0
‑
10.0%；Ce粉为：0.01
‑
0.05%；Nb粉与W粉的质量百分比之和为：3.0
‑
4.0%；其余为Fe粉；其中，以上成分的质量百分比之和为100%。2.根据权利要求1所述的Fe
‑
Ni
‑
Cr焊丝，其特征在于，所述Ni粉、所述Cr粉、所述Mn粉、所述Ce粉、所述Nb粉、所述W粉、所述Fe粉的粒度为：100
‑
200目。3.根据权利要求1所述的Fe
‑
Ni
‑
Cr焊丝，其特征在于，所述焊丝的药芯填充率为：30
‑
35%；和/或，所述焊丝直径范围为：1.0
‑
1.2mm。4.根据权利要求1所述的Fe
‑
Ni
‑
Cr焊丝，其特征在于，焊皮为310S不锈钢带，厚度为：0.3
‑
0.5mm，宽度为6
‑
8mm。5.一种Fe
‑
Ni
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Cr焊丝的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：称取药粉：按质量百分比：Ni粉60.0
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65.0%，Cr粉15.0
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20.0%，Mn粉8.0
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10.0%，Ce粉0.01
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0.05%，Nb+W粉3.0
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4.0%，其余为Fe粉，其中，以上所有成分的质量百分比之和为100%，来称取药粉；烘干药粉：将所述药粉置于真空环境内加热，以去除所述药粉中的结晶水，其中，加热温度范围为：250
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300℃，保温时间范围为：1
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3h；混合药粉：将烘干后的所述药粉进行充分的混合，混合时间范围为：1

【专利技术属性】
技术研发人员：刘福广，杨二娟，米紫昊，王博，李勇，王艳松，刘刚，杨兰，韩天鹏，孙睿，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：