[发明专利]核电20控铬钢专用焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及核电20控铬钢专用焊接材料，尤其是一种能够明显降低FAC腐蚀速率的20控铬钢专用焊丝。 

背景技术

核电厂的输送管内介质流速高、流量大（约为火电的1.7~1.9倍），会产生因输送蒸汽和水的流动速度较高而导致的“流体加速腐蚀（FAC）”现象，即碳钢管内表面在大量的、高速流动的汽水冲刷下，内壁具有保护功能的氧化膜脱落、变薄，使钢基体变差、年腐蚀率增加的现象。流体加速腐蚀现象严重时可能造成爆管事故，因此需要提高输送管的抗汽水冲蚀性能。 

根据现有的研究资料，碳钢中FAC的腐蚀速率取决于介质温度、流速、PH值、电极电位、管材合金元素、热力学等因素，其中，管材合金元素是可以通过选择钢种成分来解决的。经研究表明，在碳钢中增加Cr含量可以明显降低FAC的腐蚀速率，“相对减薄率-钢中Cr%关系”试验结果显示，当碳钢中的Cr含量＞0.04%时，FAC速率迅速下降：管道材质Cr含量在≤0.04%时的腐蚀速度较高，腐蚀速度基本相当，假定为1，随着Cr含量的增加，腐蚀速度逐渐降低；当Cr含量达到0.2%时，腐蚀的相对速度为0.2；当Cr含量达到1%时，腐蚀的相对速度为0.045。20控铬钢就是在此背景下开发的具有较高抗FAC性能的新钢种，其化学成分和力学性能如表1、表2所示。 

表1、20控铬钢化学成分表/wt% 

表2、20控铬钢力学性能表 

20控铬钢的抗FAC用途，要求与其匹配的焊接材料熔敷金属中也具有一定含量的Cr元素成分，以使焊缝金属中也具有一定含量的Cr，这样管道的焊缝金属部分也具有抗FAC能力。由于目前还没有与20控铬钢相匹配的专用焊材，因此核电建设中只能选用化学成分、力学性能与20控铬钢接近的CHW-40CNH焊丝进行20控铬钢的焊接。 

CHW-40CNH焊丝是一种耐候钢用焊丝，其化学成分中添加了Ni、Cr、Cu元素，用于腐蚀性大气环境。CHW40CNH焊丝的化学成分、力学性能如表3所示，从表3可以看出，其成分虽然与20控铬钢接近，但仍然有较大差别。在实际焊接施工中也发现，使用CHW-40CNH焊丝焊接20控铬钢时，熔池流动性差，类似于不锈钢焊丝，对焊工操作水平要求较高，不利于提高焊接质量。 

表3、CHW-40CNH焊丝化学成分（wt％）、力学性能表 

有鉴于此，确有必要提供一种化学成分和力学性能与20控铬钢匹配的专用焊丝。 

发明内容

本发明的目的在于：提供一种化学成分和力学性能与20控铬钢匹配的专用 焊丝，以保证核电项目批量化工程建设和后续运营维修的需求。 

为了实现上述发明目的，本申请的发明人经潜心研究和实验，发现了一种化学成分最适合用作20控铬钢专用焊丝的材料，据此，提供了一种核电20控铬钢专用焊丝，其是具有以下化学成分的钢丝：C含量0.05~0.1wt%、Si含量0.7~1.0wt%、Mn含量1~1.5wt%、P含量≤0.02wt%、S含量≤0.02wt%、Ni含量≤0.15wt%、Cr含量0.22~0.33wt%、Mo含量≤0.15wt%、Cu含量≤0.4wt%。 

作为本发明核电20控铬钢专用焊丝的一种改进，所述焊丝的熔敷金属化学成分为：C含量0.051wt%、Si含量0.76wt%、Mn含量1.06wt%、P含量0.013wt%、S含量0.006wt%、Ni含量0.018wt%、Cr含量0.29wt%、Mo含量0.011wt%、Cu含量0.188wt%。 

作为本发明核电20控铬钢专用焊丝的一种改进，所述焊丝的规格为Φ2.4。 

作为本发明核电20控铬钢专用焊丝的一种改进，所述焊丝的熔敷金属化学成分为：C含量0.057wt%、Si含量0.72wt%、Mn含量1.09wt%、P含量0.013wt%、S含量0.006wt%、Ni含量0.016wt%、Cr含量0.29wt%、Mo含量0.011wt%、Cu含量0.242wt%。 

作为本发明核电20控铬钢专用焊丝的一种改进，所述焊丝的规格为Φ1.0。