[发明专利]核电20控铬钢专用焊条

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控铬钢专用焊条。 

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E5015焊条进行20控铬钢的焊接。 

E5015焊条是用于普通20、16Mn钢焊接的焊条，其化学成分、力学性能如表3所示。从表3可以看出，E5015焊条熔敷金属中的铬元素含量极少，不能满足20控铬钢的焊接要求。 

表3、E5015焊条化学成分(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控铬钢完全匹配的专用焊条。 

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控铬钢完全匹配的专用焊条，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，发明人经潜心研究和实验，发现20控铬钢专用焊条熔敷金属中各元素最佳含量分别为：C含量≤0.15wt%、Si含量≤0.75wt%、Mn含量≤1.60wt%、P含量≤0.020wt%、S含量≤0.020wt%、Ni含量≤0.30wt%、Cr含量0.17-0.30wt%、Mo含量≤0.30wt%、Cu含量≤0.20wt%。 

作为本发明核电20控铬钢专用焊条的一种改进，所述焊条包括芯线和涂在芯线上的药皮，其芯线为具有以下化学成分的钢丝：C含量≤0.09wt%、Si含量≤0.03wt%、Mn含量0.35-0.55wt%、P含量≤0.020wt%、S含量≤0.020wt%、Ni含量≤0.30wt%、Cr含量≤0.20wt%、Cu含量≤0.020wt%。 

作为本发明核电20控铬钢专用焊条的一种改进，所述药皮的配方如下：碳酸盐20-55wt%、氟化物10-30wt%、硅酸盐5-20wt%、铁合金10-30wt%、稳弧剂5-10wt%、粘结剂1-5wt%、其他3-8wt%。 

作为本发明核电20控铬钢专用焊条的一种改进，所述焊条熔敷金属中各元素的含量分别为：C含量0.078wt%、Si含量0.45wt%、Mn含量0.98wt%、P含量0.019wt%、S含量0.012wt%、Ni含量0.073wt%、Cr含量0.29wt%、Cu含量0.033wt%、V含量0.008wt%、Al含量0.001wt%、Mo含量不超过0.30wt%。 

作为本发明核电20控铬钢专用焊条的一种改进，所述焊条熔敷金属中各元素的含量分别为：C含量0.067wt%、Si含量0.52wt%、Mn含量1.18wt%、P含量0.018wt%、S含量0.016wt%、Ni含量0.011wt%、Cr含量0.26wt%、Cu含量0.026wt%、V含量0.008wt%、Al含量0.001wt%、Mo含量不超过0.30wt%。