[发明专利]一种耐液态铅铋腐蚀超级奥氏体不锈钢焊丝及其应用

说明书

本发明公开了一种耐液态铅铋腐蚀超级奥氏体不锈钢焊丝及其应用，属于金属材料(焊材)技术领域。该焊丝化学成分为(wt.％)：C：0.06‑0.12％、Cr：15.0‑20.0％、Ni：24.0‑30.0％、Mo：3.5‑6.5％、Mn：1.0‑2.0％、N：0.1‑0.3％、Si：≤2.0％、余量为Fe及不可避免的杂质。本发明焊丝适用于液态铅铋冷却快堆铁素体/马氏体钢部件与奥氏体不锈钢部件的异种金属焊接，焊接过程稳定，焊缝成型良好。采用本发明耐液态铅铋腐蚀超级奥氏体不锈钢焊丝焊接后可获得符合液态铅铋冷却快堆性能要求的焊缝。

技术领域

本发明涉及金属材料(焊材)技术领域，具体涉及一种耐液态铅铋腐蚀超级奥氏体不锈钢焊丝及其应用，该焊丝应用于液态铅铋冷却快堆焊接。

背景技术

液态铅铋冷却快堆具备优良的中子物理特性、热工水力特性和安全特性，因而成为世界各国普遍认可的第四代核能系统候选堆型。液态铅铋冷却快堆结构排布紧凑，一次回路设备与外围液压互连腔中不同的部件(如蒸汽发生器、主循环泵、热交换器、过滤器等)因服役工况的不同而采用铁素体/马氏体钢和奥氏体不锈钢等结构材料，并通过焊接而形成两个完整的回路。液态铅铋冷却快堆运行过程中，一二回路间的巨大压差以及高温流动液态铅铋冷却剂对材料的腐蚀效应，使得焊接接头需要耐受高温、高压、高腐蚀的服役环境，工况极其苛刻。此外，铁素体/马氏体钢和奥氏体不锈钢的微观组织不同，力学性能各异，焊接工艺复杂，焊接材料要求高，导致异种金属焊接成为液态铅铋冷却快堆制造过程的难题。基于上述因素的考虑，工程设计对液态铅铋冷却快堆用异种金属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。

液态铅铋冷却快堆异种金属焊接材料技术条件复杂，在国内现有的焊材体系中，还未发现有此类焊丝，也未发现相关的技术报导。从国内能源领域大型焊接结构服役过程来看，异种金属焊接接头是易产生早期失效的薄弱环节，为保障我国液态铅铋冷却快堆建设的顺利开展，研制拥有自主知识产权、适用于液态铅铋冷却快堆建造的超级奥氏体不锈钢焊接材料，成为目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐液态铅铋腐蚀超级奥氏体不锈钢焊丝及其应用，该焊丝适用于液态铅铋冷却快堆铁素体/马氏体钢部件与奥氏体不锈钢部件的异种金属焊接。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种耐液态铅铋腐蚀超级奥氏体不锈钢焊丝，按重量百分比计，该焊丝的化学成分如下：

C：0.06-0.12％、Cr：15.0-20.0％、Ni：24.0-30.0％、Mo：3.5-6.5％、Mn：1.0-2.0％、N：0.1-0.3％、Si≤2.0％；余量为Fe及不可避免的杂质。

该焊丝化学成分中：P≤0.02wt.％；S≤0.02wt.％。

该耐液态铅铋腐蚀超级奥氏体不锈钢焊丝可采用真空感应炉冶炼生产，亦可采用电炉加炉外精炼方法冶炼生产，只要焊丝最终的化学成分能满足以上范围的要求即可。

该焊丝应用于液态铅铋冷却快堆的焊接，焊接过程为：取规格为Φ1.2mm焊丝，采用钨极氩弧焊(TIG)，接头形式为对接，焊接参数为：焊接电流150-200A，电弧电压12-17V，电流种类/极性DCEN，焊接速度0.07-0.12m/min，送丝速度0.7-1.2m/min，电弧保护采用纯度≥99.995％的高纯度氩气，气体流量10-20L/min；焊接后获得焊缝金属。

本发明具有以下优点：

1、经实验验证，本发明耐液态铅铋腐蚀超级奥氏体不锈钢焊丝适用于液态铅铋冷却快堆的焊接。

2、利用本发明耐液态铅铋腐蚀超级奥氏体不锈钢焊丝焊接时，焊接过程稳定，缺陷少，工艺性能好。

3、本发明耐液态铅铋腐蚀超级奥氏体不锈钢焊丝能够得到符合要求性能的焊缝金属，尤其具有良好的耐液态铅铋腐蚀性能。