一种低应力腐蚀敏感性的Zr702L焊丝制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低应力腐蚀敏感性的Zr702L焊丝制备方法，该Zr702L焊丝由以下质量百分含量的成分组成：Ti 0.5%~20.0%，Hf 0.5%~15.0%，Fe 0.01%~0.2%，Cr 0.01%~0.03%，O≤0.2%，C≤0.05%，N≤0.01%，H≤0.005%，其余为Zr及不可避免的杂质，该方法包括：一、真空自耗电弧熔炼和锻造；二、多道次热轧和热处理；三、采用辊模拉丝进行多道次冷拉拔和真空热处理。本发明专利技术通过控制热轧、热处理、多道次冷拉拔等工艺控制了焊丝成分，保证其耐硝酸应力腐蚀性能，进而保证了其后续应用的可靠性，避免焊接过程中出现焊缝与母材强塑性不匹配的问题。过程中出现焊缝与母材强塑性不匹配的问题。过程中出现焊缝与母材强塑性不匹配的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种低应力腐蚀敏感性的Zr702L焊丝制备方法


[0001]本专利技术属于锆合金焊丝
，具体涉及一种低应力腐蚀敏感性的Zr702L焊丝制备方法。

技术介绍

[0002]锆合金因其优异的耐硝酸腐蚀性、辐照稳定性和相容性，开始应用于我国核乏燃料后处理关键设备领域。然而，当下限制锆合金在乏燃料后处理领域应用的主要因素是其在硝酸中出现应力腐蚀开裂（SCC）现象，特别是锆合金焊接接头。锆合金在焊接过程中产生的焊接残余应力提高了焊接接头的SCC敏感性，加速了裂纹传播速率。公开号为CN114150184A的专利公开了一种低应力腐蚀敏感性的高强耐蚀Zr702L合金，其配套焊丝未见报道。因此，亟需设计制备一种耐硝酸应力腐蚀的Zr702L合金的配套焊丝，改善Zr702L锆合金焊接接头处SCC敏感性，使其在硝酸中的耐应力腐蚀性能不低于母材，从而保证后处理相关设备的可靠性。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种低应力腐蚀敏感性的Zr702L焊丝制备方法。该方法通过控制锻造、多道次热轧、热处理、多道次冷拉拔、中间真空退火、真空热处理等工艺制备得到Zr702L焊丝，有效控制了Zr702L焊丝成分，保证其耐硝酸应力腐蚀性能，进而保证了其后续应用的可靠性，且焊丝与待焊接母材成分保持一致，避免焊接过程中因两者成分不一致导致焊缝处成分与母材相差较大、出现焊缝与母材强塑性不匹配的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种低应力腐蚀敏感性的Zr702L焊丝制备方法，其特征在于，该Zr702L焊丝由以下质量百分含量的成分组成：Ti 0.5%~20.0%，Hf 0.5%~15.0%，Fe 0.01%~0.2%，Cr 0.01%~0.03%，O≤0.2%，C≤0.05%，N≤0.01%，H≤0.005%，其余为Zr及不可避免的杂质，该方法包括以下步骤：步骤一、采用海绵锆、海绵钛和铪粒为原料，通过真空自耗电弧熔炼得到铸锭，对铸锭切除冒口、扒皮、刷抗氧化涂层后，经锻造得到方坯；步骤二、将步骤一中得到的方坯在Zr702L合金相变点以下进行多道次热轧得到丝坯，然后进行热处理；步骤三、将步骤二中经热处理后的丝坯采用辊模拉丝的进行多道次冷拉拔，且多道次冷拉拔过程中进行中间真空退火，然后依次进行真空热处理、矫直和抛光，得到Zr702L焊丝。
[0005]本专利技术依次采用真空自耗电弧熔炼、锻造、多道次热轧、热处理、多道次冷拉拔、中间真空退火、真空热处理、矫直和抛光，制备得到Zr702L焊丝。该制备过程中，首先通过在Zr702L合金相变点以下的温度条件下进行多道次热轧和热处理，严格控制Zr702L焊丝的物相组成为单一的α相，避免形成双相组织易发生电偶腐蚀的问题，保证了Zr702L焊丝的焊接
性能；其次，由于本专利技术Zr702L焊丝中锆合金成分变化范围较大，特别是合金元素Ti的加入导致其强度升高而塑性下降，如采用锥形模具拉拔的传统拉丝机，极易因为摩擦阻力大、拉拔速度低的问题导致拉拔丝断裂，对此本专利技术采用辊模拉丝的方式进行多道次冷拉拔，采用辊模拉装置代替锥形模具，使得拉拔摩擦力由滑动摩擦力变为滚动摩擦力，从而摩擦力小，产生的热量少，线材内部组织仅经过挤压而变得致密，避免焊丝产生孔洞、杂质等缺陷，保证了Zr702L焊丝外观质量好且组织性能稳定。另外，本专利技术的多道次冷拉拔过程中采用中间真空退火避免因连续拉拔过程中加工硬化和应力集中导致拉拔丝断裂，保证了多道次冷拉拔过程的顺利进行，且中间真空退火和真空热处理工艺均在真空下进行，严格控制了Zr702L焊丝中C、H、O、N元素含量，提高了Zr702L焊丝材的强塑性匹配性，并保证其熔覆金属和焊接接头的性能。
[0006]上述的一种低应力腐蚀敏感性的Zr702L焊丝制备方法，其特征在于，步骤一中所述锻造为2火次锻造，其中，第1火锻造的温度为1000℃~1200℃，采用三镦三拔工序，第2火锻造的温度为900℃~1000℃，采用三镦三拔工序。上述2火次锻造的温度范围，保证了锻造过程中Zr702L铸锭具有较高的塑性和较低的变形抗力，从而通过最少的锻造火次，获得合适的金相组织的力学性能，且2火次锻造为降温锻造，有效避免了方坯中β晶粒的进一步长大。
[0007]上述的一种低应力腐蚀敏感性的Zr702L焊丝制备方法，其特征在于，步骤二中所述多道次热轧的温度为500℃~800℃，每道次变形量为2%~5%，总变形量为50%~95%；所述热处理的温度为500℃~700℃，热处理时间为1h~4h。通过在Zr702L合金相变点以下进行轧制和热处理，严格控制物相组成为单一的α相，避免双相组织易发生电偶腐蚀的问题。
[0008]上述的一种低应力腐蚀敏感性的Zr702L焊丝制备方法，其特征在于，步骤三中所述多道次冷拉拔包括第一次的多道次冷拉拔、中间真空退火和第二次的多道次冷拉拔，其中，第一次的多道次冷拉拔的每道次变形量为4%~8%，总变形量为60%~80%，第二次的多道次冷拉拔的每道次变形量为8%~10%，总变形量为75%~95%。
[0009]上述的一种低应力腐蚀敏感性的Zr702L焊丝制备方法，其特征在于，所述中间真空退火的温度为500℃~700℃，保温时间为1h~2h。通过控制中间真空退火的工艺参数，避免拉拔过程中因加工硬化和应力集中导致拉拔丝断裂，保证拉拔过程顺利进行。
[0010]上述的一种低应力腐蚀敏感性的Zr702L焊丝制备方法，其特征在于，步骤三中所述真空热处理的温度为500℃~700℃，保温时间为1h~4h，再降温至低于50℃后出炉。通过控制真空热处理的工艺参数，有效避免了C、H、O、N元素在热处理时渗入Zr702L焊丝的表面，使得焊丝具有良好的强塑性匹配，从而获得较好的焊缝强塑性。
[0011]上述的一种低应力腐蚀敏感性的Zr702L焊丝制备方法，其特征在于，步骤三中所述Zr702L焊丝为直径1.0mm~3.0mm的直丝或盘丝。该优选直径和丝型的Zr702L焊丝材的应用范围较广，提高了本专利技术方法的实用性能。
[0012]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术通过真空自耗电弧熔炼、锻造、多道次热轧、热处理、多道次冷拉拔、中间真空退火、真空热处理、矫直和抛光，制备得到Zr702L焊丝，有效控制了Zr702L焊丝成分，保证其耐硝酸应力腐蚀性能，进而保证了其后续应用的可靠性，且焊丝与待焊接母材成分保持一致，避免焊接过程中因两者成分不一致导致焊缝处成分与母材相差较大、出现焊缝与
母材强塑性不匹配的问题。
[0013]2、本专利技术通过在Zr702L合金相变点以下的温度条件下进行多道次热轧和热处理，以严格控制Zr702L焊丝的物相组成为单一的α相，避免形成双相组织易发生电偶腐蚀的问题。
[0014]3、本专利技术采用辊模拉丝方式进行多道次冷拉拔，该辊模拉丝方式的摩擦力小，产生热量少，且加工过程中丝坯表面升温不高，丝坯内部组织结构仅仅经过挤压而变得致密，防止了缩尾、气孔等缺陷，最终获得的Zr702L焊丝外观好、性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低应力腐蚀敏感性的Zr702L焊丝制备方法，其特征在于，该Zr702L焊丝由以下质量百分含量的成分组成：Ti 0.5%~20.0%，Hf 0.5%~15.0%，Fe 0.01%~0.2%，Cr 0.01%~0.03%，O≤0.2%，C≤0.05%，N≤0.01%，H≤0.005%，其余为Zr及不可避免的杂质，该方法包括以下步骤：步骤一、采用海绵锆、海绵钛和铪粒为原料，通过真空自耗电弧熔炼得到铸锭，对铸锭切除冒口、扒皮、刷抗氧化涂层后，经锻造得到方坯；步骤二、将步骤一中得到的方坯在Zr702L合金相变点以下进行多道次热轧得到丝坯，然后进行热处理；步骤三、将步骤二中经热处理后的丝坯采用辊模拉丝的方式进行多道次冷拉拔，且多道次冷拉拔过程中进行中间真空退火，然后依次进行真空热处理、矫直和抛光，得到Zr702L焊丝。2.根据权利要求1所述的一种低应力腐蚀敏感性的Zr702L焊丝制备方法，其特征在于，步骤一中所述锻造为2火次锻造，其中，第1火锻造的温度为1000℃~1200℃，采用三镦三拔工序，第2火锻造的温度为900℃~1000℃，采用三镦三拔工序。3.根据权利要求1所述的一种低应力腐蚀敏感性的Zr702...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵星，刘承泽，吴金平，马振铎，张于胜，
申请(专利权)人：西安稀有金属材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：