压力容器不锈钢堆焊层剥离行为的研究

在核反应堆的压力容器制造时,为获得压力容器长久的耐腐蚀性,常在压力容器内壁熔敷奥氏体不锈钢。堆焊界面两侧材料组织性能差别很大,在焊接过程中发生剧烈的传热传质现象,大厚度堆焊的容器在堆焊界面处发生剥离现象,导致产品失效。通过显微观察及硬度测试,发现堆焊界面熔合区位置存在不同硬度的三明治夹层结构;利用ABAQUS有限元软件进行堆焊过程的数值模拟,比较不同厚度的堆焊层的界面残余应力,计算结果表明随着堆焊厚度增加,堆焊界面焊后残余应力水平升高。试验与计算结果表明,焊后组织与应力不均匀性,是导致压力容器在服役的过程中堆焊界面发生剥离的主要因素。     

反应堆压力容器堆焊层下母材减薄缺陷复合返修技术

针对反应堆压力容器(RPV)内壁不锈钢堆焊完成后,因超标缺陷造成低合金钢母材大范围减薄导致设备结构完整性分析不满足要求的情况,设计了低合金钢母材加不锈钢复合补焊方案,并基于反应堆压力容器本体母材(16MND5)试板,采用手工电弧焊完成了低合金钢加不锈钢模拟复合补焊及性能验证试验分析。结果表明,母材与补焊区域熔合良好,返修区域化学成分、微观金相、腐蚀试验、弯曲试验、硬度试验及无损检验结果满足验收要求。     

大型铸钢件多次补焊试验研究

研究了大型铸钢件多次补焊的工艺,铸钢试件经历三次补焊和三次焊后消应力退火处理后,母材的拉伸性能没有恶化,母材的冲击韧性和塑性有了明显提高,焊接接头的综合性能与母材相当,所采用的焊接工艺在多次返修过程中是合理有效的。     

不锈钢带极埋弧堆焊防剥离工艺优化研究

对不锈钢带极埋弧堆焊层进行热模拟试验，研究高温停留时间对堆焊层过渡区硬化层厚度的影响，用剪切试验检测不同硬化层厚度条件下的界面结合强度，用焊接数值模拟分析堆焊层数对界面残余应力的影响。研究结果表明：随着高温停留时间增加，堆焊层过渡区硬化层厚度增大，堆焊层与母材的结合强度降低。随着堆焊层数的增加，界面残余应力增大，堆焊层数达到6层残余应力为380 MPa。较小的热输入、较低的预热温度和层间温度、较少的堆焊层数，可以减小不锈钢带极埋弧堆焊过渡区硬化层厚度，提高堆焊层与母材结合强度，降低堆焊层界面残余应力，防止堆焊层剥离。     

厚壁铸钢件多层多道补焊残余应力分布仿真

为了降低在役汽轮机汽缸补焊后的残余应力,利用ABAQUS中的生死单元技术对存在缺陷的厚壁铸钢件多层多道补焊后的残余应力分布进行了仿真计算.在保证精度条件下,采用了分段式热源模型,研究了厚壁铸钢件补焊过程的热循环曲线及三维模型的焊接残余应力分布状态,分析了不同预热温度及不同层厚对补焊区域残余应力分布的影响,得到了厚壁铸钢件补焊所需的较为合理的预热温度区间和相应的层厚层道数量匹配的焊接修复方法.     

某电厂P91/WC9异种钢接头裂纹原因分析及处理建议

文中通过对某电厂运行过程中再热蒸汽热段管道发生蒸汽泄漏进行调查分析,认为P91/WC9异种钢焊接接头开裂泄漏的主要原因是由阀门制造质量缺陷、焊接结构形式不合理、焊接工艺和焊后热处理工艺错用导致焊接接头力学性能下降和焊接残余应力过高等原因共同造成的.建议去除阀门不锈钢堆焊层、调整焊接坡口形式和焊接及热处理工艺,进行焊接修...     

304不锈钢法兰焊接裂纹分析及返修

对检修过程中发现的304不锈钢焊缝裂纹及母材本体裂纹进行分析,焊缝存在较多的焊渣,以及根部未焊透是焊缝开裂的原因。母材的金相分析表明,304不锈钢晶界存在碳化物聚集,容易发生晶间腐蚀,引起母材开裂,焊接过程中,多层多道焊也容易使得热影响区晶间腐蚀加剧,引起母材开裂。304不锈钢锻造法兰的制造过程中应避免在敏化温度停留时间过长,固溶处理时应采取快冷的方式避免晶间腐蚀。焊接返修过程中,通过严格控制焊接层间温度,采用快速小热输入的工艺参数使得返修后的304不锈钢焊接质量检验合格。     

反应堆压力容器不锈钢堆焊层剥离问题分析及工艺控制

反应堆压力容器（简称RPV）属于核电厂的心脏设备，长期在高温、高压、强腐蚀和强辐射的环境下运行。不锈钢堆焊层剥离属于RPV制造中的重大问题，处理代价大。选取华龙一号RPV制造过程中发生的主螺栓孔堆焊和顶盖密封面堆焊层剥离案例，对不锈钢堆焊层剥离的影响因素进行分析研究，提出了预防不锈钢堆焊层剥离的工艺控制关键点，包括：焊接方法、焊接位置、焊接参数、搭接量、预热、焊接工位及操作规范，为后续华龙一号RPV的制造提供了技术积累和工程经验。     

在用换热器管箱内表面渗透检测

对某换热器管箱内表面的不锈钢焊缝和堆焊层进行渗透检测时,发现大量密集点蚀孔和局部少量裂纹等缺陷,分析了缺陷产生的原因,并根据返修方案对缺陷进行返修。实例表明:在用压力容器定期检验中,必须对不锈钢设备可能产生缺陷的部位进行渗透检测,才能保证容器的使用安全。     

马氏体不锈钢耐磨焊条及其性能

马氏体不锈钢具有高强度、良好的耐磨损性能以及一定的耐腐蚀性能。研制了一种马氏体不锈钢耐磨焊条,在低碳钢Q235上进行堆焊试验,分析堆焊接头的组织转变,并研究堆焊合金的耐磨性能。结果表明,该焊条具有良好的焊接工艺性能,堆焊层金属与母材结合良好,未出现裂纹等缺陷;堆焊层组织为板条马氏体+碳氮化物+少量残余奥氏体;碳氮化物沿马氏体基体和晶界析出,呈弥散分布,起到细晶强化和析出强化的作用;与母材相比,堆焊层金属的硬度和耐磨损性能明显提高,其磨损机制主要为显微切削和塑性变形。     

不锈钢中厚板埋弧焊焊接缺陷的原因分析、返修及预防措施

在时δ=20mm、0Crl8Ni9的压力容器焊接过程中,根据焊接工作量选择采用埋弧焊,对最后一道焊缝采用手工焊+埋弧焊的方法进行焊接.焊接完毕后焊缝经100%RTⅡ探伤,一次焊接合格率为85%,归类统计和整理焊缝中经过探伤发现的各种焊接缺陷,并分析了焊接缺陷产生的原因,制定出合适的返修工艺,总结出中厚板不锈钢在埋弧焊过程中减少焊接缺陷的预防措施.应用在其余三台相同压力容器的制造过程中,焊接质量得到了有效提高,一次合格率达到95%以上,效果明显.     

Q345R钢焊接接头不同部位补焊残余应力的有限元分析

Q345R钢由于具有良好的性能而广泛应用于压力容器与管道的制造,其焊接接头部位常出现裂纹,焊接残余应力是主要影响因素之一.利用有限元软件ABAOUS,开发了一个顺次耦合的热应力计算程序,对焊接接头焊缝区域与热影响区补焊的残余应力分布进行了数值模拟,得到了补焊残余应力的分布位置及大小.结果表明,补焊后,残余应力值比焊态下残余应力值有所增加,纵向应力和横向应力值增加幅度不同.为此,对实际补焊修复提出了建议,为优化补焊工艺、控制残余应力提供了参考依据.     

未熔合对厚板多层多道焊残余应力影响的数值模拟

基于逐层激活建模方式实现对多层多道焊的模拟,采用混合热源模型建立了不等厚X70管线钢板多层多道焊接有限元计算模型,模拟并分析了焊接过程温度场、应力场的演变。此外,在模型中引入了未熔合缺陷,并通过等效处理实际管道运行载荷情况,重点模拟并分析了未熔合缺陷对焊后残余应力分布和X70管道运行安全状态的影响。结果表明,补焊焊缝未熔合缺陷未导致焊后残余应力的明显增加,未熔合处最大等效应力470 MPa,未超过X70管线钢母材屈服强度。等效工况下未熔合处最高等效应力达到592 MPa,补焊焊缝的两侧焊趾处存在两处条状高应力区域,等效应力超过550 MPa,均超过母材屈服强度,但未达到抗拉强度。计算结果与试验结果吻合良好,证明了模型的可靠性和准确性。     

ZTC4钛合金氩弧焊补焊工艺及组织性能研究

针对ZTC4钛合金铸件中出现的裂纹、夹杂等铸造缺陷,对其进行氩弧焊补焊工艺及接头组织性能评价研究。研究发现,补焊后的试板未发现气孔、裂纹等缺陷,焊缝组织由大量针状α′和β相组成;采用焊前预热和焊后热处理能最大程度地减小焊接残余拉应力,防止焊接裂纹的产生;预热焊接+热处理接头的室温拉伸性能最好,与母材相当,室温冲击性能超过母材。     

轧机铸钢机架补焊焊接残余应力试验研究

目前,轧机铸钢机架采取整体铸造工艺制造。生产中,铸造缺陷难以完全避免,缺陷以焊接工艺修补。某3.5M轧机铸钢机架的最大缺陷尺寸达到560 mm×160 mm×300 mm,缺陷补焊时拘束度较大,焊后易产生较大的残余应力。试验针对铸钢机架缺陷实际尺寸设计了模拟件,并采用盲孔法对模拟件和实际件焊接接头的残余应力进行测量,分析模拟件焊态和热处理后焊接接头以及铸钢机架补焊后的残余应力分布。试验结果表明:模拟件焊态残余应力较高,经焊后热处理后,应力降低至100 MPa以下。并且,铸钢机架补焊后接头应力分布规律与模拟件的应力分布规律有良好的一致性。     

核反应堆压力容器主螺栓孔堆焊缺陷分析与质量控制

核反应堆压力容器是核电站的心脏,主螺栓孔的堆焊质量关系着反应堆压力容器能否正常开关操作,将影响核电厂的运行安全和运行时间.针对某反应堆压力容器制造过程中主螺栓孔堆焊存在的PT/UT检测不合格问题,分析焊接缺陷产生的原因为:(1)局部区域电弧不稳,焊缝区域保护不良;(2)焊接工位不佳,焊工操作难度大.提出了相应的改进措施,如:将手工堆焊改为机械氩弧焊,火焰加热改为电加热板加热;就工件状态进行针对性培训;加强待焊面的清理,强化操作要求.上述措施经现场验证明显提高了主螺栓孔堆焊PT/UT的一次合格率,对后续项目RPV的制造提供了技术积累和工程经验.     

百万千瓦级机组核反应堆压力容器焊接监造

结合驻制造厂的监造经验,从百万千瓦级机组核压力容器焊接前监造准备、关键焊接技术的主环缝焊接监造、接管安全端自动焊接监造、大面积不锈钢堆焊监造、顶盖与管座贯穿件异种金属焊接监造等方面详细介绍设备制造过程的焊接监造,说明了进行百万千瓦级机组核反应堆压力容器焊接监造所需要了解的重点和注意事项。     

某发电厂锅炉汽包缺陷原因分析及修复

采用宏观检验、无损检测等方法,对锅炉BHW35材质汽包进行全面检验。检验结果显示,汽包存在裂纹缺陷、未焊透缺陷、咬边和气孔缺陷等三类缺陷。通过缺陷宏观、微观形貌观察分析,裂纹缺陷性质为热疲劳裂纹,未焊透缺陷、咬边和气孔缺陷属于制造过程中焊接操作不当造成的安装缺陷。针对不同的缺陷类型和尺寸,采用打磨消缺、回火焊道补焊以及补焊+局部焊后热处理的方式对缺陷进行修复。修复后验收结果显示,裂纹缺陷已全部修复,补焊区域及母材金相组织正常,残余应力水平处于正常范围内,汽包三维方向上无明显位移。     

金属堆焊成型层间应力分析及工艺优化

基于焊接有限元分析基本理论,采用Visual-weld调用Sysweld求解器对单道多层堆积熔焊进行了数值模拟计算和分析,得到了焊接件温度场、应力和变形场的变化规律,重点研究了焊接速度、焊接路径对焊接件残余应力的影响,并对优化的焊接工艺进行加工实验验证。结果表明,各层交接处及起弧和收弧处应力集中,为焊接危险区,熔焊区后层对前层有应力释放作用。金属堆焊速度越快,熔焊区纵向残余应力越大,横向残余应力越小;往返式堆积路径降低了焊缝稳定区和基板的残余应力,焊接变形小,改善了堆焊断弧处弧坑缺陷。     

双钨极堆焊技术在核反应堆压力容器制造中的应用与研究

按照核反应堆压力容器不锈钢堆焊工艺评定,分别堆焊了单钨极与双钨极不锈钢堆焊层,通过对比分析两者的焊缝成形、金相组织、硬度分布、化学成分、冲击性能、晶间腐蚀等,说明双钨极与单钨极的主要区别。结果表明,双钨极与单钨极堆焊均能获得良好的焊缝成形,但双钨极焊接效率较单钨极有大幅提升。双钨极与单钨极焊缝其金相组织、硬度分布、冲击性能和晶间腐蚀性能等较为接近。该技术已开始应用于反应堆压力容器的制造。