[发明专利]一种用于核电安全壳的气体保护焊丝及其制备与应用

说明书

本发明涉及一种用于核电安全壳的气体保护焊丝及其制备与应用，所述气体保护焊丝包括以下质量百分比含量的元素：C:0.07～0.11％；Mn:1.65～1.85％；Si:0.55～0.75％；P:≤0.008％；S:≤0.010％；Ni:1.45～1.75％；Mo:0.25～0.40％；Cr:≤0.20％；Cu:≤0.20％；O:≤0.0080％；N:≤0.0080％，余量为Fe及杂质元素。制备方法依次为：确定冶炼焊丝成分范围、焊丝冶炼、开坯轧制成盘圆、拉拔、镀铜及绕线。与现有技术相比，本发明的气体保护焊丝焊接后所得熔敷金属及焊接接头在焊态下具有良好的综合力学性能，冲击性能良好，具有极佳的韧性，有效地提高了焊缝整体性能，降低焊丝熔敷金属产生结晶裂纹的可能性，解决了焊缝金属低温韧性不足的问题，能够满足核电工作中对气体保护焊丝的需求，可广泛用于核电工程中的钢结构焊接。

技术领域

本发明涉及焊接材料领域，具体涉及一种用于核电安全壳的气体保护焊丝及其制备与应用。

背景技术

从20世纪70年代至今，我国核电大致经历了起步发展、适度发展、积极发展和安全高效发展等四个阶段，未来我国经济总量将持续扩大，我国人均能源消费将不断提高，终端消费将由一次能源更多向以电力为主的二次能源转变，我国电力需求还将经过较长的增长期，随着我国未来能源向绿色低碳转型，电力结构将呈低碳、清洁的发展趋势。

在未来相当长一段时间内，AP1000、CAP1000、CAP1400及其后续的CAP1700作为大型先进压水堆，将是我国国内建设的主要机型。同时CAP1400核电机型作为具有自主知识产权的重要成果，在安全性、经济性、环境友好性等方面处于世界领先地位。

钢制安全壳(CV)是AP1000、CAP1400等核电机组独有的、非能动安全系统中的重要设备，是AP1000型核电站反应堆厂房的内层屏蔽结构。整个钢制安全壳由中间的圆柱形筒体及上下两个椭圆型封头(分别称“底封头”、“上封头”)组成。AP1000核电站的钢制安全壳最大直径为39.624米，总高度为65.633米，厚度为4.4厘米、体积约7万立方米，总重量约3600吨。钢制安全壳受力复杂、服役温差大、设计寿命长，因此要求安全壳用焊接材料不仅具有较高的强度，而且具有良好的冲击韧性。

2017年国家重点研发计划重点基础材料技术提升与产业化专项下设“新一代压水堆核岛用钢及临氢化工大单重特厚板”项目，项目计划开发核反应堆安全壳用钢，并将钢板的强度下限提高到655MPa，与原有的585MPa强度下限相比，强度提高使得原有的焊接材料强度不足或不能稳定满足该技术要求，而强度提升的同时低温韧性要求并未降低，这给焊材研发带来较大的难度，需要技术攻关。

目前公开的用于核电安全壳钢焊接的气体保护焊丝，如中国专利CN104128715B公开的一种用于核电用钢安全壳的气体保护焊丝，该焊丝熔敷金属的室温抗拉强度下限按照620MPa控制，针对室温抗拉强度下限655MPa的安全壳钢板用气体保护焊丝，未见相关的研究报道。

发明内容

本发明的目的就是提供一种用于核电安全壳的气体保护焊丝及其制备与应用，气体保护焊丝焊接后所得熔敷金属及焊接接头在焊态下具有良好的综合力学性能，冲击性能良好，具有极佳的韧性，有效地提高了焊缝整体性能，降低焊丝熔敷金属产生结晶裂纹的可能性，解决了焊缝金属低温韧性不足的问题，能够满足核电工作中对气体保护焊丝的需求，可广泛用于核电工程中的钢结构焊接。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种用于核电安全壳的气体保护焊丝，包括以下质量百分比含量的元素：C:0.07～0.11％；Mn:1.65～1.85％；Si:0.55～0.75％；P:≤0.008％；S:≤0.010％；Ni:1.45～1.75％；Mo:0.25～0.40％；Cr:≤0.20％；Cu:≤0.20％；O:≤0.0080％；N:≤0.0080％；余量为Fe及杂质元素。气体保护焊丝中余量含量最大的元素为Fe，除了Fe之外，其他为炼钢过程中不可避免的杂质元素。