核电设备稳压器筒体内表面不锈钢堆焊技术

1 　前言
　　稳压器在核电站中是对一回路压力进行控制和超压保护的重要设备。稳压器用于调节因负荷变化引起的正波动和负波动，在正常运行时，稳压器内下部是水，上部是蒸汽，水处于饱和状态。在正波动时，由喷淋系统冷凝容器内的蒸汽，在负波动时，由水的闪蒸和加热水产生蒸汽，达到调节压力的作用。
　　稳压器是一个立式圆柱形容器，高为13 m，直径为2.5 m，内部容积为39.7 m3，净重为80 t。壳体为合金钢板16MND5，厚度为113 mm。稳压器容器壳体和反应堆冷却剂接触的内表面，用奥氏体不锈钢堆焊具有和AISI308L钢相同的防腐蚀性能。
　　母材即壳体材料（16MND5）化学成分如表1。 表1 壳体材料（16MND5）化学成分 元素 碳 锰 磷 硫 硅 镍 含量% ≦0.22 1.15～1.60 ≦0.008 ≦0.008 0.10～0.30 0.50～0.80 元素 铬 钼 钒 铜 铝 钴 含量% ≦0.25 0.43～0.57 ≦0.01 ≦0.08 ≦0.04 ≦0.03
2 　不锈钢堆焊要求
　　不锈钢一般堆焊两层，即过渡层和耐蚀层，在低合金钢上堆焊不锈钢，原则上是要保证稀释后的过渡层化学成分接近耐蚀层。为使过渡层具有良好的抗裂性和塑韧性，按RCC－M中SA3634规定不锈钢堆焊层铁素体含量应控制在5%~12%之间。在选择堆焊用焊接材料及焊接参数时，必须严格控制熔敷金属中的铁素体含量，过量的δ-铁素体在一定条件下会转化成σ相造成脆化，因此在带极堆焊时，除熔深外，还应特别注意相邻焊道之间的搭接量，带极堆焊的搭接量一般应控制在8~10 mm的范围内。
3 　稳压器筒体内表面堆焊工艺
3.1 焊接前工作
　　在稳压器壳体内表面堆焊前，待堆焊面应进行目视及着色检验，不允许有任何表面超标缺陷，筒体内表面清洁，确保表面无任何污物、油渍，并干燥，保证堆焊后堆焊层的质量。
3.2 焊接方法
　　采用自动带板埋弧焊，第一层过渡层和第二、三层为面层。 3.3 焊接设备
　　伊莎埋弧自动焊机LAE1000，将堆焊头装上直丝马达即可成自动堆焊机，可调式给送机构从30 mm至100 mm焊带均适用，采用直流正极、电弧下降、双管道式药剂给送装置，堆焊带宽度为60 mm。 3.4 焊接简图
　　由于筒体为圆筒型，堆焊时筒体转动而机头自动送进焊丝带，从而保持水平堆焊位置。
　　（1）第一层 24Cr-12Ni
　　（2）第二层及第三层 20Cr-10Ni 3.5 焊接参数
　　应严格按焊接工艺评定执行。焊接工艺参数见表2。 表2 焊接工艺参数 焊接层 焊丝 焊剂 焊带尺寸 （mm） 焊接电流 （A） 电流电压 （V） 焊接速度 （cm/min） 1 ER309L 9V308T1Q5 60X0.5 700~800 25~29 13.5~14.5 2、3 ER308L 8B308T2Q5 60X0.5 700~800 25~29 9.5~10.5 3.6 焊前预热
　　用天然气喷枪林弹雨（多个），同时加热整个筒体外表面、预热温度为150℃但不能超过250℃，焊接过程中始终保持筒体温度控制在150~250℃之间。预热是一种改善材料焊接性能和减缓焊接接头冷却速度的有效措施，同时也能克服空气温度对焊接质量的影响，能有效防止焊接裂纹和气孔的产生。
3.7 焊接操作
　　在以上1~6项工作完成后开始堆焊。整个焊接过程由全自动程序控制，焊接参数严格按照焊接工艺执行，监督和检验人员必须对操作者每次的第一个起焊点进行检查，包括待焊区表面状态、焊接设备、仪表指示、预热温度、操作人员资格等检验。在焊接过程中检验人员还需严格检验各层之间搭接量；第一层的过渡层之间搭接量不能小于5 mm（见图1）；第二层不锈钢堆焊层和第一层过渡层搭接量不能小于4 mm，目标9 mm（见图2）；第二层和第二层间、第二层和第三层间搭接量应不小于8 mm（见图3）。
3.8 焊后处理
　　堆焊完成后应立刻进行消氢处理，消氢处理的工艺参数见表3。 表3 消氢处理的工艺参数 焊接层数 后热温度（min） 后热温度（max） 后热保温时间（min） 1、2、3 250℃ 400℃ 4 h 　　如果在堆焊过程中中间停止焊接或发现层间温度低于150℃，应立该进行一个消氢后热处理。
3.9 焊后消应力热处理
　　在整个筒体内表面第一层过渡层堆焊焊接完成后应进行目视、着色探伤检查，焊缝表面不许有气孔、夹渣、裂纹、表面氧化等缺陷，经检验合格，应立刻进行焊后消应力热处理。焊后消应力热处理工艺参数见表4。 表4 焊后消应力热处理工艺参数   单位 热处理要求 起始 ℃ 350 加热速度（max） ℃/h 55 温度范围 ℃ 595~620 保温时间 h-min 1h~1h30min 冷却速度 ℃/h 55 冷却至 ℃ 350
　　消除应力处理是根据合金钢的要求进行，一般对于耐蚀层因为它是内弯变形，使应力降低，并且如果耐蚀层热处理温度时间控制不当，耐蚀层交界处因渗碳影响会形成脆硬的马氏体，同时耐蚀层受敏化温度的影响会降低耐蚀层的耐晶间腐蚀能力，因此不锈钢复合钢板耐蚀层一般不进行消除应力热处理。
4 　堆焊焊缝的检验
4.1 焊缝目视检查
　　焊缝表面目视检查（VT）应符合技术要求。
4.2 尺寸检查
　　焊道宽窄均匀，堆焊层厚度应符合图纸要求。
4.3 表面渗透探伤
　　着色探伤检查（PT）应符合技术要求。
4.4 超声波探伤
　　堆焊焊缝应经100%超声波探伤检查（UT）II级合格。 　　对于重要的质量见证点，监检人员应亲自到现场监督检查确认并认可。
4.5 晶间腐蚀试验
　　耐蚀层晶间腐蚀试验应符合图纸和技术标准要求。
4.6 水压试验
　　按设计要求进行水压试验并符合规范及标准要求。
5 　焊缝返修
　　焊缝返修采用手工电弧焊焊接，堆焊熔敷金属厚度应大于等于5 mm。即使缺陷凹坑小于5 mm，堆焊返修的熔敷金属厚度也应大于等于5 mm（至少2层）。
　　过渡堆焊层发生返修时，返修焊接工艺参数如表5。
表5 过渡堆焊层返修焊接工艺参数 焊接层 焊条型号 直径 （mm） 电流 （A） 预热温度 （min） 层间温度 后热温度 后热保 温时间 1 E309L-15 Φ4 100~130 150℃ 150-250℃ 250-400℃ 4 h 　　表面堆焊层发生返修时，返修焊接工艺参数如表6。
表6 表面堆焊层返修焊接工艺参数 焊接层 焊条型号 直径 （mm） 电流 （A） 预热 温度 层间 温度 后热 温度 后热保 温时间 2、3 E308L-16 Φ3.2 90~120 150℃ 250℃ 250~400℃ 4 h E308L-16 Φ4 125~155 150℃ 250℃ 250~400℃ 4 h
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楼主福如东海，万寿无疆！  

不错啊! 一个字牛啊!  

我的妈呀，爱死你了