发明创造名称：一种用于反应堆支承结构钢的埋弧焊丝
外观设计名称：
决定号：189061
决定日：2019-08-29
委内编号：1F256849
优先权日：
申请（专利）号：201510958119.4
申请日：2015-12-18
复审请求人：钢铁研究总院
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：宋卫华
合议组组长：黄振山
参审员：路志芳
国际分类号：B23K35/30(2006.01);B23K9/18(2006.01)
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项权利要求所请求保护的技术方案相对于最接近的现有技术存在区别技术特征，但该区别技术特征是本领域常规技术手段或是本领域技术人员通过常规的有限试验能够得到的，且其技术效果也是可预料得到的，则该权利要求不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201510958119.4，名称为“一种用于反应堆支承结构钢的埋弧焊丝”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为钢铁研究总院。本申请的申请日为2015年12月18日，公开日为2016年04月06日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年04月27日以本申请的权利要求1-5不符合专利法第22条第3款的规定为由作出驳回决定，驳回决定所针对的文本是：申请日2015年12月18日提交的说明书摘要、说明书第1-36段（第1-6页）以及2017年09月15日提交的权利要求第1-5项。驳回决定中引用了如下对比文件以及公知常识性证据：
对比文件1：CN104476008A，公开日2015年04月01日；
公知常识性证据：《核电厂核岛主设备制造焊接质量及其控制》，中广核工程有限公司组编，第45-47页，中国电力出版社，2014年3月第一版。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种用于反应堆支承结构的埋弧焊丝，其特征在于：
所述埋弧焊丝的化学成分按质量百分比为：C 0.01～0.08，Si Mn 0.5～2.0，Ni 0.2～1.2，Mo 0.1～0.4，Cr 0.01～0.20，Al 0.003～0.007，Ti 0.01～0.1，P≤0.015，S≤0.01，余量为Fe和杂质。
2. 如权利要求1所述的用于反应堆支承结构的埋弧焊丝，其特征在于：
所述埋弧焊丝的焊缝金属具有细小针状铁素体组织。
3. 如权利要求1所述的用于反应堆支承结构的埋弧焊丝，其特征在于：
所述埋弧焊丝适用于强度级别为400MPa以上低合金高强钢的埋弧焊接。
4. 如权利要求1所述的用于反应堆支承结构的埋弧焊丝，其特征在于：
所述埋弧焊丝适用于390MPa级反应堆支承结构钢的焊接。
5. 如权利要求1所述的用于反应堆支承结构的埋弧焊丝，其特征在于：
所述埋弧焊丝的焊态焊缝金属-20℃冲击吸收功Akv95.3～148.3J，-40℃冲击吸收功Akv65～91.7J，热处理态焊缝金属-20℃冲击吸收功Akv88.9～142J，-40℃冲击吸收功Akv56.7～97.3J，辐照后焊缝金属-20℃冲击吸收功Akv80.3～140J，-40℃冲击吸收功Akv55.4～85.7J。”
驳回决定指出：独立权利要求1的技术方案与对比文件1的区别技术特征在于：本申请为用于反应堆支承结构的埋弧焊丝，焊丝中Cr 0.01～0.20 wt%，Al 0.003～0.007wt%。然而，将对比文件1中适用于强度级别400MPa以上的低合金高强钢埋弧焊丝用作反应堆支承结构是本领域技术人员容易想到的，其中焊丝中Cr、Al的含量是本领域的公知常识，由此权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性；从属权利要求2-4的附加技术特征已被对比文件1公开，从属权利要求5的附加技术特征是本领域技术人员在对比文件1公开技术内容基础上的常规选择或常规技术手段，相应的也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。针对申请人的意见陈述，驳回决定进一步指出：对比文件1公开的焊丝成分与核电焊丝ER316L组分接近，其性能可满足反应堆支承结构用钢板的埋弧焊接，在本领域普通技术知识的启示下，本领域技术人员有动机改进对比文件1的焊丝成分；对于焊丝中Cr和Al含量是本领域技术人员基于公知核电用埋弧焊丝的成分基础上容易作出的常规选择；在焊丝成分和组织基本一致的情况下，焊态和经消除应力的热处理状态和辐照后的力学性能基本一致，检测热处理态和辐照后焊缝金属的低温冲击性能是本领域的常规手段。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年07月24日向国家知识产权局提出了复审请求，同时修改了权利要求书，具体将说明书中的特征“所述焊丝的焊接热输入27～32kJ/cm；所述焊丝与碱性烧结焊剂CHF105A匹配”补入权利要求1中形成新的权利要求1。复审请求人认为：（1）对比文件1提供一种焊接热输入60-160kJ/cm的埋弧焊丝，主要用于A/D/E36级别和A/D/E40级别船板钢的焊接，而本申请是提供一种焊接热输入为27-32kJ/cm的埋弧焊丝，适用于390MPa级的反应堆支承结构用厚钢板，其解决的技术问题不同；（2）在对比文件1的基础上，本领域技术人员无法显而易见地知道如何优化对比文件1的焊丝组成，并与何种焊剂匹配能够使埋弧焊的热输入为上述范围；现有技术并未记载焊丝中Cr、Al含量及与焊丝中其它元素的共同作用，没有调节动机；现有技术中也没有记载焊丝中Si和Mn总含量，也无法显而易见地得出。
复审请求时新修改的权利要求书如下：
“1. 一种用于反应堆支承结构的埋弧焊丝，其特征在于：
所述埋弧焊丝的化学成分按质量百分比为：C0.01～0.08，Si Mn0.5～2.0，Ni0.2～1.2，Mo0.1～0.4，Cr0.01～0.20，Al0.003～0.007，Ti0.01～0.1，P≤0.015，S≤0.01，余量为Fe和杂质；
所述焊丝的焊接热输入27～32kJ/cm；
所述焊丝与碱性烧结焊剂CHF105A匹配。
2. 如权利要求1所述的用于反应堆支承结构的埋弧焊丝，其特征在于：
所述埋弧焊丝的焊缝金属具有细小针状铁素体组织。
3. 如权利要求1所述的用于反应堆支承结构的埋弧焊丝，其特征在于：
所述埋弧焊丝适用于强度级别为400MPa以上低合金高强钢的埋弧焊接。
4. 如权利要求1所述的用于反应堆支承结构的埋弧焊丝，其特征在于：
所述埋弧焊丝适用于390MPa级反应堆支承结构钢的焊接。
5. 如权利要求1所述的用于反应堆支承结构的埋弧焊丝，其特征在于：
所述埋弧焊丝的焊态焊缝金属-20℃冲击吸收功Akv95.3～148.3J，-40℃冲击吸收功Akv65～91.7J，热处理态焊缝金属-20℃冲击吸收功Akv88.9～142J，-40℃冲击吸收功Akv56.7～97.3J，辐照后焊缝金属-20℃冲击吸收功Akv80.3～140J，-40℃冲击吸收功Akv55.4～85.7J。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年08月13日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为：本申请要解决的技术问题是如何满足反应堆支承结构焊接的强度和韧性的需求，而非提供一种焊接热输入27-32kJ/cm的焊丝，该输入量为普通埋弧焊常规热输入范围，本申请与对比文件1的焊丝在焊接对象上是匹配的，对比文件1的焊丝可用于390MPa以上级别反应堆支承结构用低合金高强钢的埋弧焊接；焊接热输入属于焊接工艺参数，与焊丝本身并不存在直接关联，不能对焊丝本身产生实质限定，同样的，焊剂也不能对焊丝产生实质限定；对比文件1公开的Si Mn含量与本申请权利要求1的范围重叠，而对于焊丝中Cr、Al的含量，本领域技术人员能够基于公知常识的启示结合常规选择得出；尽管对比文件1未对热处理和辐照状态的冲击功进行测试，但从其公开的-20℃和-40℃冲击功可满足本申请权利要求5的范围，即使将权利要求5的附件技术特征补入本申请权利要求1中，其技术方案也不具备显著的进步。因而坚持原驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年06月28日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1的技术方案与对比文件1的区别技术特征是：用于反应堆支承结构的埋弧焊丝，焊丝中Cr 0.01～0.20wt%、Al 0.003～0.007wt%，焊丝的焊接热输入27～32kJ/cm；所述焊丝与碱性烧结焊剂CHF105A匹配；然而，本领域技术人员在公知常识的启示下容易想到控制埋弧焊丝的Cr、Al含量，其中引用了公知常识性证据1（《核电厂核岛主设备制造焊接质量及其控制》，中广核工程有限公司组编，第45-47页，表4-4，中国电力出版社，2014年03月），进而优选Cr、Al在上述范围内，是本领域的常规选择，且基于对比文件1公开的焊缝金属具有良好的强度、塑性和韧性，将该焊丝用于反应堆支承结构钢的焊接，其效果是可预期的，且根据待焊工件的厚度、焊缝道数、焊丝直径等具体条件选择合适的焊接热输入是本领域的常规选择，所采用的CHF105A也是本领域公知的碱性烧结焊剂；因此权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性；从属权利要求2、4的附加技术特征是本领域技术人员基于对比文件1公开的内容以及本领域普通技术常识容易得到的，从属权利要求5的部分附加技术特征被对比文件1公开，部分是本领域的普通技术常识，从属权利要求3的附加技术特征已被对比文件1公开，因此，从属权利要求2-5也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。针对复审请求人的意见陈述，合议组进一步指出：焊接热输入是焊丝在焊接时的工艺参数，并引用了公知常识性证据2（《焊工简明手册》，杜国华编，第9-11页，机械工业出版社，2013年01月）中的计算公式表明埋弧焊采用大热量或小热量输入及对焊缝及热影响区的影响均是本领域所公知的普通技术常识，由此根据待焊工件的厚度、焊缝道数、焊丝的直径等条件选择合适的焊接热输入，优选采用小的焊接热量输入量是本领域技术人员容易想到的；CHF105A是本领域公知的碱性烧结焊剂，本申请权利要求1中限定埋弧焊丝的焊接热输入、所匹配的碱性烧结焊剂并未对所述焊丝结构/组成带来实质影响；埋弧焊丝中的Cr、Al的含量控制及作用是本领域的普通技术常识，进而优选Cr 0.01-0.20wt%、Al 0.003-0.007wt%是本领域的常规选择，本申请焊丝中优选Al 0.003-0.007wt%并未取得显著的技术效果，而且焊丝中Si Mn的含量已被对比文件1公开；因此，复审请求人的意见陈述不具有说服力。
复审请求人于2019年07月31日提交了意见陈述书，但未修改申请文件。复审请求人认为：低的焊接热量输入同样需匹配相适应的焊丝才能取得较好的焊接效果，对比文件1及现有技术中并没有涉及如何优化对比文件1的焊丝组成能够使其匹配焊接热输入为27-32kJ/cm的情况，对此本领域技术人员无法显而易见地知道如何改进对比文件1的方案；另外，现有技术中仅记载了Al≤0.04wt%、Cr≤0.2wt%，并未公开Al、Cr的具体含量、与焊丝中其它元素的共同作用、与何种焊剂匹配以及与焊接热输入的关系，且从本申请说明书实施例的记载来看，Al含量为0.003wt%的焊丝焊缝在焊态、热处理态、辐照后的抗拉强度和-20℃冲击吸收功均优于Al含量为0.01wt%的焊丝，另外对比文件1及现有技术均未记载本申请限定Si Mn含量0.5-2.0及其与焊丝热输入的关系，而且，本申请的权利要求1还具有显著的进步，由此认为本申请权利要求1及其从属权利要求2-5具备创造性。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人在2018年07月24日提出复审请求时修改了权利要求书，经核实，该修改符合专利法实施细则第61条第1款以及专利法第33条的规定，因此本复审请求审查决定所依据的审查文本是：申请日2015年12月18日提交的说明书摘要、说明书第1-36段（第1-6页）以及2018年07月24日提交的权利要求第1-5项。
2、关于创造性
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
具体到本案：
权利要求1要求保护一种用于反应堆支承结构的埋弧焊丝。对比文件1公开了一种大热输入埋弧焊丝，其具体公开了以下特征（参见说明书第0005-0017段）：所述埋弧焊丝的化学成分按质量百分比为：C 0.01～0.08，Si 0.1-0.8，Mn 1.0-2.0（经简单计算可知Si Mn 1.1-2.8，与权利要求1中的Si Mn 0.5～2.0范围存在部分重叠），Ni 0.1-1.0（与权利要求1中的Ni 0.2～1.2范围存在部分重叠），Mo 0.1～1.0（与权利要求1中的Mo 0.1～0.4范围存在部分重叠），Al 0.01-0.05%，Ti 0.01-0.05（落入权利要求1中的Ti 0.01～0.1范围内），P≤0.015，S≤0.01，Mg≤0.005，Ce≤0.001，余量为Fe和杂质。
权利要求1的技术方案与对比文件1的区别技术特征是：用于反应堆支承结构的埋弧焊丝，焊丝中Cr 0.01～0.20wt%、Al 0.003～0.007wt%，焊丝的焊接热输入27～32kJ/cm；所述焊丝与碱性烧结焊剂CHF105A匹配。基于上述区别技术特征，确定该权利要求实际解决的技术问题是：提供一种用于反应堆支承结构的埋弧焊丝。
对于上述区别技术特征，由于低碳钢埋弧焊丝中的Cr在焊接时易生成难熔的Cr2O3，形成夹渣，通常需要控制Cr含量不超过0.2wt%，埋弧焊丝中的Al是强氧化物形成元素，具有良好的脱氧和细化晶粒的作用，可改善焊缝韧性，但Al含量较高时，会引入Al2O3夹杂物，通常控制Al≤0.04wt%，这是本领域的普通技术常识，并且用于核电厂主承压设备焊接的埋弧焊丝中也要求Cr≤0.2wt%、Al≤0.04wt%（参见公知常识性证据1：《核电厂核岛主设备制造焊接质量及其控制》，中广核工程有限公司组编，第45-47页，表4-4，中国电力出版社，2014年03月），由此本领域技术人员容易想到控制埋弧焊丝的Cr、Al含量在上述范围内，进而优选Cr 0.01-0.20wt%、Al 0.003-0.007wt%，是本领域的常规选择，其效果也是可以预料得到的；另外，基于对比文件1公开的所述焊丝得到的焊缝的抗拉强度为570-650Rm/MPa，屈服强度450-553Rp/MPa，断面收缩率Z/% 61-75，延伸率A/% 22-28，-20℃冲击功 94-159J，-40℃冲击功 48-118J（参见说明书第0015段），可见该焊缝金属具有良好的强度、塑性和韧性，基于此，本领域技术人员容易想到将该埋弧焊丝用于反应堆支承结构钢的焊接，其效果是可预期的；尽管对比文件1公开的焊接热输入范围是60-160kJ/cm（参见说明书第0017段），但焊接热输入是焊丝在焊接时的工艺参数，当采用大热输入量焊接时，焊缝金属高温停留时间较长，冷却速度较慢，容易使焊缝及热影响区晶粒长大，降低其冲击韧性，为了保证焊缝及热影响区的韧性，需控制埋弧焊接时的热输入量，当采用小热量输入焊接，尽管焊接效率较低，但有利于提高焊接接头质量，这是本领域的普通技术知识，由此根据待焊工件的厚度、焊缝道数、焊丝直径等具体条件选择合适的焊接热量输入，其中优选采用小焊接热量输入是本领域的常规选择，其效果是可预期的；另外，碱性烧结焊剂可改善焊缝强韧匹配、提高焊接热效率，并有利于净化焊缝金属，通常与埋弧焊丝相匹配使用，其中CHF105A是本领域公知的碱性烧结焊剂，选择该焊剂与对比文件1中的埋弧焊丝相匹配，其效果也是本领域技术人员可预期的；因此在对比文件1的基础上结合本领域普通技术知识得到该权利要求1的技术方案对本领域技术人员而言是显而易见的，因此权利要求1的技术方案不具备突出的实质性特点，因而不具备创造性，不符合专利法第22条第3款的规定。
对于从属权利要求2，对比文件1还公开了（参见说明书第0009段）：所述焊丝得到的焊缝，在使用状态下的微观组织具有贝氏体和针状铁素体，而加入适量的Al等元素细化组织或晶粒，从而得到细小针状的铁素体组织，是本领域的普通技术常识；
对于从属权利要求3，对比文件1还公开了（参见说明书第0012段）：所述焊丝适用于抗拉强度级别在400MPa以上的低合金高强钢的埋弧焊焊接，可见其附加技术特征已被对比文件1公开；
对于从属权利要求4，基于对比文件1公开的所述焊丝得到的焊缝具有抗拉强度为570-650Rm/MPa，屈服强度450-553Rp/MPa，可见该焊缝强度高于390MPa级的反应堆支承结构钢，基于此，本领域技术人员容易想到将该埋弧焊丝用于390MPa级反应堆支承结构钢的焊接，其效果是可预期的；
对于从属权利要求5，对比文件1已公开了（参见说明书第0015段）：所述埋弧焊丝的焊态焊缝金属-20℃冲击吸收功Akv94～159J，-40℃冲击吸收功Akv48～118J，且实施例1还公开了（参见说明书第0037段，表2）：埋弧焊丝的焊态焊缝金属-20℃冲击吸收功Akv 109J，-40℃冲击吸收功Akv 69J，而检测焊缝金属热处理态和辐照后的力学性能，是确保核反应堆支承结构长期可靠使用的常规要求（参见前述公知常识性证据1，第46页），而在对比文件1已公开的埋弧焊丝的焊态焊缝金属的力学性能指标的基础上，进一步规定焊丝中的Cr 0.01-0.20wt%、Al 0.003-0.007wt%，本领域技术人员可预料得到该焊丝的焊缝金属在热处理态和辐照后仍具有较好的冲击韧性；
因此，在其引用的权利要求1不具备创造性时，从属权利要求2-5也不具备创造性，不符合专利法第22条第3款的规定。
3、关于复审请求人的意见陈述
合议组认为：
（1）焊接热输入是焊丝在焊接时的工艺参数，其计算公式为Q=ηIU/ν,其中η为热效率系数，埋弧焊η为0.77-0.99，I为焊接电流，U为焊接电压，ν为焊接速度（参见公知常识性证据2：《焊工简明手册》，杜国华编，第9-11页，机械工业出版社，2013年01月），当埋弧焊采用大热输入量时，提高了焊接生产效率，但易使焊缝及热影响区晶粒长大，降低其冲击韧性，为了保证焊缝及热影响区的韧性，通常采用小热量输入焊接，尽管焊接效率较低，但有利于提高焊接接头质量，这是本领域的普通技术知识，可见埋弧焊丝采用低（或小）热量输入的焊接效果为本领域所公知，由此根据待焊工件的具体厚度、焊缝道数、焊丝的直径等条件选择合适的焊接热输入，优选采用低焊接热量输入量是本领域技术人员容易想到的，其效果也是可预期的；并且，埋弧焊丝通常与碱性烧结焊剂匹配使用，可改善焊缝强韧匹配、提高焊接热效率，并有利于净化焊缝金属，其中CHF105A是本领域公知的碱性烧结焊剂的类型，其与埋弧焊丝的匹配使用效果是本领域技术人员可预期的。
（2）低碳钢埋弧焊丝中的Cr在焊接时易生成难熔的Cr2O3，形成夹渣，通常控制Cr含量不超过0.2wt%，埋弧焊丝中的Al是强氧化物形成元素，具有良好的脱氧和细化晶粒的作用，可改善焊缝韧性，但Al含量较高时，会引入Al2O3夹杂物，通常控制Al≤0.04wt%，这是本领域的普通技术常识，并且用于核电厂主承压设备焊接的埋弧焊丝中也要求Cr≤0.2wt%、Al≤0.04wt%（参见前述公知常识性证据1），可见现有技术中已给出控制埋弧焊丝中Cr、Al含量的启示，进而具体控制埋弧焊丝的Cr、Al含量在本申请所限定的较窄范围内，本领域可通过常规的有限试验选择得出，该选择并未带来预料不到的技术效果；另外，本申请说明书实施例2（Al含量为0.003wt%）与实施例4（Al含量为0.01wt%）的焊丝相比，辐照后延伸率和-40℃冲击吸收功，实施例4反而优于实施例2，从另一角度说明了本申请焊丝中优选Al 0.003～0.007wt%并未带来明显优于Al 0.01wt%的力学性能；并且，本申请原说明书并未记载Cr、Al含量控制与埋弧焊热输入的关系，对于复审请求人陈述的“埋弧焊丝中Cr、Al含量与埋弧焊热输入有关”无法认同。
（3）本申请埋弧焊丝中Si Mn的含量已被对比文件1公开，且对比文件1中还记载了Si、Mn同时存在时，Si是脱氧剂，随着Mn和Si含量的增加，可使连续冷却的相变温度铸件降低、细化组织，从而影响焊缝金属组织性能（参见对比文件1说明书第[0023]-[0024]段），与本申请中采用Mn Si复合脱氧（可见两种元素同时存在，参见本申请说明书第[0024]段），以获得较高的焊缝金属强韧性相比，其作用并无不同；
综上所述，复审请求人的意见陈述不具有说服力，合议组不予支持。
根据以上事实和理由，本案合议组依法作出以下审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年04月27日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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