[发明专利]高放废物玻璃固化体容器用奥氏体不锈钢焊丝及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高放废物玻璃固化体容器用奥氏体不锈钢焊丝及其制备方法和应用，属于焊接材料技术领域。按重量百分比计，其基本化学成分组成为：C：0.04‑0.12％；Cr：24.0～26.0％；Ni：19.0～21.0％；Mn：≤2.0％；Si：≤1.0％；Nb：0.3‑1.0％；N≤0.1％；Fe余量。焊丝制备过程为：采用真空熔炼制备母合金钢锭，经过1100～1200℃保温1～3h后锻造成方坯；方坯经过1100～1150℃保温1～2h后热连轧成盘条；最后，盘条经过连续冷拉拔后制成焊丝。该焊丝用于高放废物玻璃固化体容器的焊接，能够满足产品容器材料性能需求，其具有较好的高温强度以及良好的冲击韧性。

技术领域

本发明涉及焊接材料技术领域，具体涉及一种高放废物玻璃固化体容器用奥氏体不锈钢焊丝及其制备方法和应用。

背景技术

由于能源利用和环境保护之间的矛盾日益加剧，核能作为一种绿色、清洁的能源正逐步替代化石能源，成为当今世界电力来源的重要组成部分，是我国新型能源结构调整的重要发展方向。然而，核能的开发利用在带来巨大社会经济效益的同时，将伴随产生大量放射性废物，如果处置不当将对人类的生存环境产生严重破坏。这些废物含有放射性强、发热量高、毒性大、半衰期长的核素，需要把它们与人类生存环境进行长期、可靠地隔离。迄今为止，世界上公认的最合理的放射性废物处置方法为：首先将放射性废物进行固化处理，然后再对得到的放射性废物固化体进行地质处置。固化处理是将液态放射性物质通过减容转变成固化体，以达到便于安全运输、储存和处置操作的目的；同时也将放射性废物中的核素固结在固化体中，阻挡核素进入生物圈，以避免其对生态环境造成污染。

放射性废物玻璃化是指将放射性废液转化为玻璃固化体的过程，这是一种已达到商用规模的放射性废液固化方法。通过将放射性废液在高温下熔制成玻璃体，使放射性核素固定在玻璃体内，再将熔铸好的玻璃体浇注到贮罐内。玻璃体贮罐用耐热耐蚀材料制成，如309s不锈钢、310s不锈钢、镍基合金等。玻璃体贮罐完成浇注后，冷却到罐表面温度低于100℃后，在保护气氛中焊接封盖，封盖后送去贮存。

由于放射性废物玻璃化工艺决定需要将熔融的高放废物在1100℃浇注到容器(玻璃体贮罐)中进行固化，因而，高放废物玻璃固化体产品容器需要承受约1100℃的高放液体高温浇注冲击不发生变形，且产品容器运输过程中需要一定抵抗外界冲击开裂的性能。普通的310s不锈钢焊材无法满足该容器的焊接要求，需要进一步提高其高温力学性能。

发明内容

针对目前高放废物玻璃固化工艺对固化体产品容器焊接材料带来的苛刻要求，本发明的目的在于提供一种高放废物玻璃固化体容器用奥氏体不锈钢焊丝及其制备方法和应用，所制备的焊丝适用于高放废物玻璃固化体产品容器的焊接，高温强度高，冲击韧性好。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种高放废物玻璃固化体容器用奥氏体不锈钢焊丝，按重量百分比计，该焊丝化学成分如下：

C：0.04-0.12％；Cr：24.0～26.0％；Ni：19.0～21.0％；Mn：≤2.0％；Si：≤1.0％；Nb：0.3-1.0％；N≤0.1％；Fe余量。

该焊丝化学成分中，杂质元素含量按重量百分比计控制为：S＜0.001％；P＜0.008％；O≤0.004％；H≤2ppm；Ca＜0.005％；Mg＜0.005％；Ta＜0.02％；Cu＜0.02％；Co＜0.02％。

该焊丝化学成分中，C元素含量优选为0.082-0.10wt.％，Ni元素含量优选为20.0～21.0wt.％，N元素含量优选为0.06-0.10wt.％。