[发明专利]用于核电阀门密封面强化的无钴镍基合金等离子堆焊的焊接方法

说明书

本发明公开了一种用于核电阀门密封面强化的无钴镍基合金等离子堆焊的焊接方法，所述焊接方法为采用等离子弧堆焊工艺进行焊接，所述焊接时的工艺参数如下：预热温度350‑450℃，引弧电流45‑55A，焊接电流150‑165A，引弧电压50‑70V，焊接速度60‑70mm/min，保护气体流量0.7‑0.8m³/h，送粉气流量0.05‑0.15m³/h，中心气流量150‑160L/h，焊枪摆幅15‑25mm，喷距10‑12mm。本发明的用于核电阀门密封面强化的无钴镍基合金等离子堆焊的焊接方法，能够满足核级阀门密封面无钴合金堆焊层生产工艺的要求。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种用于核电阀门密封面强化的无钴镍基合金等离子堆焊的焊接方法。

背景技术

迄今为止，核阀密封面堆焊材料一般为含钴合金，如Stellite6或Stellite21等。Stellite钴基合金具有良好的高温性能、极好的低摩擦和抗磨损特性、优异的耐热腐蚀性及耐热疲劳性能，特别是在热态下具有优越的耐擦伤性能，因而常用来堆焊临界或超临界参数的蒸汽阀门，以及堆焊使用条件比较恶劣，抗磨损、抗腐蚀性能要求较高的阀门密封面。然而，由于钴基合金价格昂贵，且我国钴资源缺乏，我国科技工作者一直都在寻求钴基合金的替代品。另外，对于在核环境下工作的阀门，钴基合金突显出一个很大的缺陷：由钴基合金磨损和腐蚀碎片中的⁵⁹Co受到中子照射后激发将形成⁶⁰Co同位素，⁶⁰Co是半衰期极长的强放射源，在停堆检修时造成检修时间的增加和对维修人员的威胁，也会大大增加核燃料屏蔽的难度和成本。

所以随着第三代核电技术逐渐引进，以及根据法国RCCM标准第IV部分的规定“用于与冷却剂直接接触的堆焊填充金属应规定Co含量，奥氏体-铁素体不锈钢：Co≤0.20％，最好不大于0.15％”，对于与反应堆冷却剂接触的反应堆压力边界内的核级阀门堆焊材料不能采用含钴金属，即需要使用无钴镍基合金 (Co≤0.20％)，必须采用无钴合金堆焊技术。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷和达到上述目的，本发明的目的是提供一种用于核电阀门密封面强化的无钴镍基合金等离子堆焊的焊接方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种用于核电阀门的镍基合金堆焊的焊接方法，所述焊接方法为采用等离子弧堆焊工艺进行焊接，所述焊接时的工艺参数如下：预热温度350-450℃，引弧电流45-55A，焊接电流150-165A，引弧电压50-70V，焊接速度 60-70mm/min，保护气体流量0.7-0.8m³/h，送粉气流量0.05-0.15m³/h，中心气流量150-160L/h，焊枪摆幅15-25mm，喷距10-12mm。

根据本发明的一些优选实施方面，所述焊接时的工艺参数如下：预热温度 400℃，引弧电流50A，焊接电流160A，引弧电压60V，焊接速度65mm/min，保护气体流量0.75m³/h，送粉气流量0.1m³/h，中心气流量155L/h，焊枪摆幅 22mm，喷距11mm。

根据本发明的一些优选实施方面，所述保护气体为氩气。

根据本发明的一些优选实施方面，包括等离子堆焊后的冷却和回火步骤，所述回火温度为500-700℃。

根据本发明的一些优选实施方面，所述回火温度为600-650℃。

根据本发明的一些优选实施方面，所述回火温度为650℃。

根据本发明的一些优选实施方面，所述镍基合金包括如下组分：Ni、Fe、 Co、Cr、C、B和Si。