一种蒸汽发生器手孔端止裂降裂的焊材金属及其制备方法与流程

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种蒸汽发生器手孔端止裂降裂的焊材金属及其制备方法。

背景技术：

核电厂中压力容器内堆芯(核燃料)发生核反应，加热一回路的水，一回路的水通过蒸汽发生器加热二回路的水，使二回路的水变为蒸汽，推动汽轮机转动，从而发电。因此，蒸汽发生器具有热量交换，能量传递的作用。另外，蒸汽发生器热量还具有防止一回路放射性扩散到二回路，属于核电厂核辐射3道纵深防御的第二道屏障。通常，手孔材质为sa508，堆焊层为inconel152镍基焊材，采用焊条电弧焊进行堆焊，在装配过程中采用焊条电弧焊进行了封焊。然而，这工艺下蒸汽发生器孔端经常会出现密集的径向裂纹，严重威胁电厂设备安全运行，是目前核电厂急需解决的难题之一。

80年代开始采用inconel690作为传热管材料，并采用inconel52焊材进行堆焊及焊接，可有效避免晶间应力腐蚀裂纹的产生，但是，但是这些合金在高拘束焊接件中易产生高温失塑裂纹。在对52焊材高温失塑裂纹敏感性研究的基础上，对52焊材进行了一系列的改造，譬如52m、52ms。其中52m与52相比增加了提高抵抗高温失塑裂纹的能力的b、nb和zr，减少了易形成氧化物浮渣的al和ti的含量，其抗高温失塑裂纹能力稍有提高。52ms只是在52m的基础上增加了一道焊丝表面清洁的工序，对高温失塑裂纹影响不大。因此，急需进一步改进焊材成分，制备出更低裂纹敏感性的焊材。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种蒸汽发生器手孔端止裂降裂的焊材金属及其制备方法，显著降低了手孔端高温失塑裂纹等裂纹的数量。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种蒸汽发生器手孔端止裂降裂的焊材金属，按质量百分比计，包括以下成分：c<0.03％，fe1.2％，mn<0.5％，nb1.8％，si0.25％，mo2.3％，cr25％，ti0.5～0.8％，其余为ni。

所述的蒸汽发生器手孔端止裂降裂的焊材金属的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料按照配比称量后，加入电弧熔炼炉；

(2)电弧熔炼炉抽真空，并采用惰性气体反复抽—充4次，最后在电弧熔炼炉内充一定压力的惰性气体，惰性气体压力为2×10³pa；

(2)电弧熔炼炉反复熔炼4次；

(3)金属混合液在惰性气氛中冷却至100℃以下取出。

优选的，步骤(2)中，所述惰性气体为99.999％的氩气。

优选的，步骤(2)中，填充惰性气体的目的为抑制mn等金属挥发。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明通过添加合适的合金元素种类以及配比，并添加少量ti元素，从而制备出能有效抑制高温失塑裂纹的焊材金属，提升蒸汽发生器手孔端服役年限。

附图说明

图1为本发明实施例2模拟件组织结构

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明一种蒸汽发生器手孔端止裂降裂的焊材金属，按质量百分比计，包括以下成分：c<0.03％，fe1.2％，mn<0.5％，nb1.8％，si0.25％，mo2.3％，cr25％，ti0.5～0.7％，其余为ni。

本发明所述的蒸汽发生器手孔端止裂降裂的焊材金属的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料按照配比称量后，加入电弧熔炼炉；

(2)电弧熔炼炉抽真空，并采用惰性气体反复抽—充4次，最后在电弧熔炼炉内充一定压力的惰性气体，惰性气体压力为2×10³pa；

(2)电弧熔炼炉反复熔炼4次；

(3)金属混合液在惰性气氛中冷却至100℃以下取出。

优选的，步骤(2)中，所述惰性气体为99.999％的氩气。

优选的，步骤(2)中，填充惰性气体的目的为抑制mn等金属挥发。

实施例1：

将配比好的金属锭(纯度99.99％)放入熔炼炉中，在氩气气氛中电弧反复熔炼4次，并在氩气气氛中冷却至100℃以下。金属锭成分包括，ti0.6％，fe1.2％，mn0.5％，nb1.8％，si0.25％，mo2.3％，cr25％，其余为ni。

实施例2：

采用熔炼的合金制备成金属焊丝，并用钨极氩弧焊堆焊蒸汽发生器手孔模拟件，模拟件组织结构如图1所述。主要焊接工艺参数如下表。模拟件焊接后进行模拟现场工况实验，结果表明手孔端未出现径向裂纹。

主要焊接工艺参数

以上实施例表明，本发明工艺过程简单可行，按照本发明的成分配比制备出的焊材金属，能有效遏制手孔端径向裂纹的产生，满足现场工况提升手孔寿命的需求。

需要说明的是，以上所述实施例为本发明的较佳实施方式而已。除上述实施例以外，本发明尚有其他多种实施方式。凡是采用等效替换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

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