湟中电工培训学校,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13m，直径为2.5m，内部容积为39.7m3，净重为80t。壳体为合金钢板16MND5，厚度为113mm。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%≦0.221.15～1.60≦0.008≦0.0080.10～0.300.50～0.80元素铬钼钒铜铝钴含量%≦0.250.43～0.57≦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8~10mm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30mm至100mm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60mm。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-10Ni3.5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）1ER309L9V308T1Q560X0.5700~80025~2913.5~14.52、3ER308L8B308T2Q560X0.5700~80025~299.5~10.53.6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5mm（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4mm，目标9mm（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8mm（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、3250℃400℃4h　　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）℃/h55温度范围℃595~620保温时间h-min1h~1h30min冷却速度℃/h55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5mm。即使缺陷凹坑小于5mm，堆焊返修的熔敷金属厚度也应大于等于5mm（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。

(整理：电工培训学校)