核电站原理是由原子核反应堆释放的核能通过一套动力装置将核能转变为蒸汽的动能,进而转变为电能。为了能耐高温高压,在三代核电站中大量使用了如SAGr.P11耐热钢管。本文针对SAGr.P11耐热钢管与TPL奥氏体不锈钢异种钢进行了焊接和热处理工艺分析。
2焊接工艺分析2.1焊接方法的选用目前我国核电站建设在安装过程中,工艺选用都比较的成熟和保守,主要是为了保证核电安装的质量,AGr.P11TPL异种钢的焊接对于薄壁管采用手工钨极氩弧焊进行焊接,对于大厚壁管采用手工钨极氩弧焊手工焊条电弧焊的方法进行焊接。2.2焊接坡口的选择坡口形式采用J型和V型,见图1。
2.3工艺路线选择由于设计规范要求厚壁管SAGr.P11焊后需要热处理,所以SAGr.P11+TPL厚壁管的焊接首先得在SAGr.P11低合金钢坡口边缘预堆焊一定厚度的镍基合金隔离层,隔离层堆焊堆焊完成后进行焊后热处理及无损检测,最后加工坡口与TPL管子进行焊接,如图2所示。坡口加工后隔离层的厚度不小于3mm。
2.4焊接性能分析及焊材的选用
根据设计要求所采用的焊接材料:焊丝为ERNiCr-3(φ2.0mm),焊条为ENiCrFe-3(φ3.2mm)。其母材、焊材的主要成分及力学性能见表1、表2
3焊接工艺3.1采用直流脉冲GTAW焊直流脉冲GTAW焊较直流GTAW焊的优点:加大焊缝的高层度比;防止烧穿;减小热影响区范围;增加熔池的搅拌作用,有助于减少气孔和未熔合的现象,在小电流焊接时,可增强电弧的挺度。
3.2保护气体采用氩-氦混合气体GTAW焊,即产品焊缝使用90%Ar10%He,或再提高混合气中He气的含量,利用Ar气电弧稳定柔和,He气电弧发热量大而集中,增加熔深的特点,消除该异种钢产品焊缝焊接中的层间未熔合缺陷的产生。3.3焊接方法对该异种钢产品焊缝应采用GTAW打底焊,手工电弧焊(SMAW)填充、盖面。焊接工艺参数见表3。
3.4注意事项使用镍基合金焊材必须注重焊接过程中的清理。焊件表面的油污和不洁物必须清除。多道多层焊时应进行加强层间打磨清理,因为镍基合金焊材焊接过程中表面易形成氧化膜如NiO等,由于其熔点超过℃,比母材高,如果不清除很容易形成焊缝夹夹物。为了防止焊缝收缩变形,接头应力集中。对接管道组对采用同材质点固棒在坡口内均匀点固,焊接采用双人对称焊焊接,应从两侧均匀、交替施焊且两名焊工技能水平应相当,且每道起搭接接头应错开。对于管道热处理时,采用电阻加热器进行加热,操作方便筒单,安全可靠,热处理记录可追溯性强。