[发明专利]一种用于钠冷快中子增殖堆焊接的不锈钢焊条及制备方法

说明书

本发明涉及焊条及其制备方法技术领域，更具体的说是一种用于钠冷快中子增殖堆焊接的不锈钢焊条及其制备方法，包括焊芯、药皮和粘结剂，所述药皮中的物料成分为药粉，药粉与焊条质量比为30‑45∶100，药粉与粘结剂质量比为100∶20‑30；以药粉占焊条的质量百分比计，药粉中组份原料及质量百分比如下：金红石粉、大理石粉35％～45％、萤石粉、钛铁粉、铁粉、钛白粉、纯碱、电解锰、钛酸钾、硅、稀土硅铁、海藻酸钾、镍粉。本发明的优点是：操作性能良好，具有良好的焊接工艺性，在高温环境中具有优异的力学性能。

技术领域

本发明涉及焊条及其制备方法技术领域，更具体的说是一种用于钠冷快中子增殖堆焊接的不锈钢焊条及制备方法。

背景技术

钠冷快堆结构由不同的部件(如内外容器、堆内支承结构、栅板联箱、堆芯围桶、热屏蔽等)焊接而成。由于快堆结构尺寸大，设计紧凑、复杂，导致焊接工艺复杂，焊接量大。在快堆运行过程中，堆内结构材料长期处于高温、高腐蚀、高辐照环境下，工况极其苛刻，堆内关键部件在服役过程中，既要承受一定的快中子剂量(比如主容器及堆内支承承受的中子剂量约1018n/cm2；堆芯围桶承受的中子剂量较大，可达1022n/cm2)和高温环境(比如主容器及堆内支承的服役温度约633K；堆芯围桶服役温度约633K～800K)，又要考虑与环境介质(液态钠或钠蒸汽)的相容性问题，此外，这些关键部件在服役期内(设计寿命40年)均不可更换。基于上述因素的考虑，工程设计对堆内关键部件用焊接材料的性能提出了较高的要求，以保证快堆运行的安全可靠性。

目前我国焊材体系不全，特别是高端焊材大部分依赖进口，中国实验快堆(CEFR)中关键焊接结构部件均采用国外进口焊接材料焊接(如308/308H、316/316H等不锈钢焊接材料)，不仅价格昂贵，而且严重受制于人，不利于保证快堆生产制造的顺利进行。从国内能源领域大型焊接结构服役过程来看，焊接接头是易产生早期时效的薄弱环节，应该加强大型焊接结构制造中所需焊接材料的研制。随着我国示范快堆临界以及未来商业快堆建设的日益增多，研制拥有自主知识产权、适用于快堆建造的高端不锈钢焊接材料，是急需解决的问题。

因此，现有技术还有待发展。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于钠冷快中子增殖堆焊接的不锈钢焊条。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于钠冷快中子增殖堆焊接的不锈钢焊条，包括焊芯、药皮和粘结剂，其特征在于，所述药皮中的物料成分为药粉，药粉与焊条质量比为30-45∶100，药粉与粘结剂质量比为100∶20-30，余量为焊芯；其中，以药粉占焊条的质量百分比计，药粉中组份原料及质量百分比如下：金红石粉4％～8％、大理石粉35％～45％、萤石粉30％～35％、钛铁粉2％～5％、铁粉2％～5％、钛白粉1％～2％、纯碱0.6％～0.8％、电解锰0.5％～2％、钛酸钾0.5％～2％、硅铁3％～6％、稀土硅铁0.5％～2％、海藻酸钾0.5～1.0％、镍粉1～5％。

进一步的，所述焊芯由以下按照质量百分比的成分组成：C：0.01-0.05％；Cr：19.0-20.0％；Ni：12.5-13.5％；Mo：2.20-2.60％；N：0.04-0.08％；Mn：1.50-2.00％；Si：0.05-0.20％；余量为铁及不可避免的杂质，以上焊芯中各成分的总重量为100％。

进一步的，所述药粉金红石粉中TiO₂≥91％；大理石粉中CaCO₃含量≥96wt％；萤石粉中CaF₂≥95wt％；钛白粉中TiO₂≥99wt％；硅微粉中SiO₂≥99wt％；电解锰中Mn≥99.5wt％；硅铁中Si：40-50wt％；钛铁中Ti≥70wt％；钛酸钾中TiO₂≥65wt％；稀土硅铁中稀土元素17-37wt％；海藻酸钾中K₂O≥10％；镍粉中Ni≥99％。