[发明专利]核电站主蒸汽管道自动焊接专用焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及核电站主蒸汽管道自动焊接专用焊接材料，尤其是一种能够明显降低FAC腐蚀速率的专用焊丝。

背景技术

核电站核岛的二回路主蒸汽输送管内介质温度高、流速快、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，在碳钢中加入特定范围的Cr含量后可以明显降低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。SA335P11主蒸汽管道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、SA335P11钢化学成分表/wt％

表2、SA335P11钢力学性能表

SA335P11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SA335P11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SA335P11钢接近的CHW-40CNH焊丝进行SA335P11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。CHW-40CNH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SA335P11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SA335P11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，不利于自动焊技术应用及提高焊接质量。

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SA335P11钢完全匹配的专用焊丝。

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SA335P11钢自动焊焊接完全匹配的专用焊丝，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SA335P11钢自动焊专用焊丝的材料，据此，提供了一种核电SA335P11钢自动焊专用焊丝，其是包括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1.29～1.50wt％、Mo含量＜0.15wt％、Cu含量≤0.4wt％。

作为本发明核电主蒸汽管道自动焊接专用焊丝的一种改进，所述焊丝的熔敷金属包括以下化学成分：C含量0.05wt％、Si含量0.82wt％、Mn含量1.26wt％、P含量0.013wt％、S含量0.006wt％、Ni含量0.018wt％、Cr含量1.29wt％、Mo含量0.011wt％、Cu含量0.188wt％。

作为本发明核电主蒸汽管道自动焊接自动焊专用焊丝的一种改进，所述焊丝的规格为Φ0.8mm。

本发明还提供了一种核电主蒸汽管道自动焊接专用焊丝，所述焊丝的熔敷金属包括以下化学成分：C含量0.03wt％、Si含量0.90wt％、Mn含量1.19wt％、P含量0.013wt％、S含量0.006wt％、Ni含量0.016wt％、Cr含量1.32wt％、Mo含量0.011wt％、Cu含量0.242wt％。

作为本发明核电主蒸汽管道自动焊接专用焊丝的一种改进，所述焊丝的规格为Φ1.0mm。