[发明专利]一种钛钙型的核电镍基焊条药皮及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种焊接材料领域的焊条药皮，特别涉及一种用于核电Inconel 690镍基材料的焊条药皮及其制备方法。

背景技术

核电设备由于要长期受到高温、核辐射，其材料要求具有良好的抗辐射和耐高温性能等，因而，具有优异的耐核辐射和耐高温特性的Inconel690镍基合金被广泛应用在核电设备的关键零部件中，与之对应的焊条同时也要能承受高温强度和冲击韧性，并经核辐射后的焊条熔敷金属的各项性能可以保持基本不变。

由于镍基合金的熔点比普通的碳钢和不锈钢的熔点都要低100～150℃，且同种规格的镍基焊芯的电阻率是碳钢焊芯的近10倍，这使得目前市场上的镍基焊条的焊接工艺性能都存在一些问题，如：焊条焊接后期会出现发红、焊缝脱渣性不佳等问题或是多次高温烘干后药皮出现裂纹等，这些问题会导致焊条在焊接过程中工艺性能恶化，严重时会造成焊缝中产生缺陷，进而影响到焊条熔敷金属的机械性能。为此，必须量身定做解决镍基材料的焊接问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于为了解决上述核电Inconel 690镍基材料的焊接问题，而提供一种成分较为简单、具有优异的焊接工艺性能，且焊缝能同时有良好的高温强度和冲击韧性，并能承受核辐射的核电镍基材料焊接的焊条药皮。

为了实现上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：

一种钛钙型的核电镍基焊条药皮，该药皮由固体组份和液体组份混合而成，所述液体组份的加入质量为固体组份质量的20～25%；

所述固体组分包括以下质量百分数的原料：大理石：12～20%、萤石：6～10%、人造金红石：35～42%、钛白粉：2～4%、长石：2～5%、金属锰：8～15%、钛铁：3～6%、纯碱：0～1%、羧甲基纤维素钠(CMC)：0～1%、镍粉：1～3%、金属铬：5～8%、铌铁：5～8%；

所述液体组份为钾钠水玻璃。

在本发明的一个优选实施例中，所述固体组分还包括质量百分数为0.5～2%的Cr₂O₃粉末。

在本发明的一个优选实施例中，所述固体组分还包括质量百分数为2～5%的冰晶粉或氟化稀土。

在本发明的一个优选实施例中，所述钛铁中含Ti质量百分数为27%~28%。

在本发明的一个优选实施例中，所述铌铁中含Nb质量百分数为52～55%。

所述钾钠水玻璃为20℃下40～42Beˊ的钾钠水玻璃。

所述钾钠水玻璃的钾钠比为3:1的钾钠水玻璃。

上述钛钙型的核电镍基焊条药皮的制备方法是将固体组份各原料按比例混合均匀后制成固体组份，按照固体组份质量的20～25%加入20℃下40～42Beˊ的钾钠比为3:1的钾钠水玻璃，搅拌均匀后制成所述核电镍基焊条的药皮。

本发明的技术方案原理在于：加入适量的Cr₂O₃粉末以增大药皮的高温塑性，可以提高焊条药皮的抗裂性能；加入适量的冰晶粉或氟化稀土可以改善熔渣的物理性能，降低熔渣的熔点和黏度，改善熔渣的流动性和脱渣性能，同时还可以提高熔渣的去氢能力，降低焊缝中的氢含量，提高焊缝的抗裂性能。

本发明焊条药皮中各组分的主要作用简述如下：

大理石：主要作用是造渣和造气，在焊接过程中，隔绝空气防止熔滴和焊条熔敷金属被空气中的O₂和N₂氧化和氮化。同时还能够调节熔渣的碱度、黏度、表面张力和界面张力。当药皮中大理石含量过低时，焊缝容易出现发蓝或应保护气氛不够而出现黏渣，当大理石含量过高时，使得熔渣黏度升高，致使熔渣流动性和覆盖不佳。故将药皮中大理石含量宜控制在12～20%。

萤石：主要作用是造渣和除氢，也可以降低液态金属的表面张力，使得焊缝成型美观。当药皮中无萤石或含量过低时，使得焊缝成型差，焊缝中容易出现气孔；当药皮中萤石含量过高时，熔渣的流动性过于活泼，药皮熔化速度快，出现焊接工艺性恶化。故药皮中的萤石含量应控制在6～10%。

人造金红石：主要作用是稳弧、造渣，能够调节熔渣的熔点、黏度、表面张力和流动性，改善焊缝成型和脱渣性，减少飞溅。当人造金红石含量过高时，会出现大量细且多的飞溅，且熔渣变得过于活泼，容易导致熔渣覆盖不佳；当人造金红石含量过低时，熔渣流动性也会变差，使得焊缝成型变差，且容易黏渣。故药皮中人造金红石的含量应控制在35～42%

钛白粉：其是很好的增塑剂，可以提高焊条的压涂性，加入过多会增加药皮的成本，故药皮中的钛白粉含量宜控制在2～4%。