蒸汽发生器关键焊接技术

":华龙一号"蒸汽发生器是我国自主研发的三代核电技术,主要介绍其结构特征、关键部位使用的焊接材料和工艺要求,并详细论述了下封头内壁不锈钢堆焊、管板堆焊、管子/管板封口焊、接管安全端焊接技术等关键焊接工艺的实现方式,为后续"华龙一号"蒸汽发生器的批量化制造奠定了基础,提供了有力的技术保证。     

焊接检验及其设备

奥氏体不锈钢堆焊层熔合区剥离原因分析 使用超声波检测热壁加氢反应器时,发现剥离裂纹。采用奥氏体不锈钢双丝带极埋弧堆焊2．25Cr-1Mo钢试板。根据奥氏体不锈钢的焊接性,提出了合理的焊接工艺参数。通过对2．25Cr-1Mo奥氏体不锈钢堆焊试件,模拟加氢反应器不同工况条件下运行试验,然后对堆焊试件解剖,并进行无损检验、力学性能测试、显徽组织观察等,     

焊接检验及其设备

奥氏体不锈钢堆焊层熔合区剥离原因分析 使用超声波检测热壁加氢反应器时,发现剥离裂纹。采用奥氏体不锈钢双丝带极埋弧堆焊2．25Cr-1Mo钢试板。根据奥氏体不锈钢的焊接性,提出了合理的焊接工艺参数。通过对2．25Cr-1Mo奥氏体不锈钢堆焊试件,模拟加氢反应器不同工况条件下运行试验,然后对堆焊试件解剖,并进行无损检验、力学性能测试、显徽组织观察等,     

核电站蒸汽发生器不锈钢堆焊层剥离问题的分析与改进

某核电站蒸汽发生器水室隔板缺口填塞焊后,发现焊缝壳体侧的不锈钢堆焊层与低合金钢基体界面出现UT面状缺陷显示。进行了宏观金相、微观金相、电镜扫描及能谱分析,确定了该UT面状缺陷显示为不锈钢堆焊层与低合金钢基体界面发生了剥离。经过调查对比分析和数值模拟计算,认为水室隔板缺口焊接拘束度大、焊接过程存在较大的应力应变是发生堆焊层剥离的根本原因。分析可知,通过减小缺口尺寸宽度、增大不锈钢堆焊层厚度能够避免该问题发生,为后续项目蒸汽发生器水室隔板缺口填塞焊提供借鉴。     

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。     

奥氏体不锈钢堆焊层熔合区剥离原因分析

使用超声波检测热壁加氢反应器时,发现剥离裂纹。采用奥氏体不锈钢双丝带极埋弧堆焊2．25Cr—1Mo钢试板,根据奥氏体不锈钢的焊接性,提出了合理的焊接工艺参数。通过对2．25Cr-1Mo奥氏体不锈钢堆焊试件,模拟加氢反应器不同工况条件下运行试验,然后对堆焊试件解剖,并进行无损检验、力学性能测试、显微组织观察等,分析堆焊层熔合区剥离的原因及形成过程,为以后加氢反应器的安全运行和完善操作条件提供依据。     

压水堆核电站反应堆压力容器焊接关键工艺改进

核电厂反应堆压力容器(RPV)是反应堆冷却剂压力边界的重要组成部分,是封闭放射性物质的主要屏障之一,其内部安装反应堆堆芯、堆内构件以及为控制安全运行所需的测量元件或组件。由于设计要求严格,对核电厂建设进度与安全运行具有重要影响,有必要结合实际制造经验,分析和总结RPV关键工艺环节,研究改进方案,提升产品质量与制造效率。介绍了AP1000,M310等核电机组RPV大面积不锈钢堆焊、径向支承块焊接、J形坡口焊接、Ω焊缝密封焊、接管-筒体对接焊等关键工序的制造经验,分析了工艺难点,提出了改进方案。     

焊后热处理条件对不锈钢堆焊层氢致剥离的影响

采用自行设计的电解充氢试验方法研究了焊后热处理条件对不锈钢堆焊层熔合区合金元素分布的影响，比较了不同焊后热处理条件对不锈钢堆焊层氢致剥离的影响，试验结果显示：铁、镍、钼元素分布变化不大，熔合线堆焊层侧增碳层宽度增加，氢致剥离的倾向也增大。     

不锈钢带极堆焊工艺研究

研究了不锈钢带有电渣堆焊工艺参数对堆焊层稀释率的影响规律和外加磁场对焊接质量的影响;提出了０．４ｍｍ×５０ｍｍ焊带堆焊工艺参数的稀释阈值和工艺阈值,其值分别为５０ｋＪ／ｃｍ和９０ｋＪ／ｃｍ;微观金相分析还表明：熔合区粗大奥氏体组织和增Ｃ层宽度是影响堆焊层抗氢致剥离能力的重要因素。     

焊接变位机在接管和法兰不锈钢堆焊生产中的应用

在研制接管和法兰不锈钢堆焊设备过程中，所选用的几种焊接变位机结合合理，操作灵活、方便、可靠，能满足不同规格接管和法兰内壁、法兰面及端部Ｒ处的不锈钢堆焊工艺要求。通过焊接工艺试验所选用的堆焊方法及堆焊材料合理，并达到了不锈钢堆焊耐蚀层的含碳量不大于０．０２％的要求。各项检验结果均满足产品技术条件和堆焊质量要求。     

小口径低碳钢-不锈钢复合钢管焊接新工艺

某小口径低碳钢-奥氏体不锈钢复合钢管的制造项目,由于钢管口径太小,无法选择“先基层,再过渡层,最后覆层”的常规焊接工艺填充顺序,而只能考虑单面焊双面成形,即先焊接覆层,后焊接基层。通过深入研究低碳钢-奥氏体不锈钢复合板常规焊接工艺的机理,以及分析不能直接在不锈钢表面堆焊碳钢的原因,探索性地引入工业纯铁作为新型过渡层填充材料。利用纯铁含碳量低的特性,避免了焊接接头中出现晶间腐蚀、热裂纹和冷裂纹倾向等问题,其塑性、韧性好的特点也进一步克服了直接在不锈钢表面堆焊碳钢会出现的裂纹问题。通过一系列试验验证了此工艺的合理性,从而获得了一种全新的焊接小口径低碳钢-奥氏体不锈钢复合钢管的方法。     

管板堆焊后变形分析及其控制措施

1 前言化工、炼油设备中常有铁素体钢上大面积堆焊奥氏体不锈钢,它不但保证了设备的设计强度,同时也保证了与介质接触面的抗腐蚀要求,具有很高的使用性和极大的经济价值。但是由于焊接热循环带来非常复杂的残余应力,造成十分复杂的几何变形,常常造成产品几何尺寸不能满足要求,有时还会因焊接本身的冶金特点及其组织变化,在堆焊层造成局部或全面的堆焊层剥离,甚至导致产品失效。但是只     

焊接电流对高速电渣单层堆焊的成分及性能的影响

采用高速电渣堆焊焊材进行1200 A、1500 A、1800 A梯度电流条件下的单层堆焊试验,研究了电流对堆焊层化学成分、铁素体数FN的影响规律,并分析堆焊层微观组织.国产单层电渣堆焊焊材在不同电流下具有良好的焊接工艺性,焊后自动脱渣,堆焊层具有良好的平整度及直线度.理化性能结果显示,不同电流水平下的化学成分、铁素体、硬度、侧弯、晶间腐蚀、氢剥离结果均满足技术条件要求.在堆焊厚度相同的条件下,随着焊接电流增大及焊接速度加快,熔深及稀释率增大,堆焊层主要合金元素中Cr、Ni含量下降,铁素体含量降低,工程应用中可通过调节焊接参数控制堆焊层的铁素体含量.金相分析结果显示,堆焊层组织均为奥氏体+少量δ铁素体,在热处理后熔合线上出现了10～20μm的黑色碳化带,主要是由超低碳不锈钢堆焊层与中碳母材之间较大的碳含量差异引起.     

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。     

20MnMoNb钢接管内壁不锈钢耐蚀层的TIG/FCAW自动堆焊技术

碳钢接管内壁堆焊耐蚀层是中厚壁复合板压力容器最常用的接管结构形式,该形式具有小直径接管内壁堆焊空间受限、大直径接管内壁堆焊面积大的特点。文中以某项目不锈钢复合板三相分离器的20MnMoNb钢接管内壁不锈钢耐蚀层堆焊为例,根据管内径尺寸和堆焊效率选用TIG或FCAW自动堆焊方法,对基材20MnMoNb锻件进行焊接性分析,通过焊接工艺评定试验,制订合理的TIG/FCAW自动堆焊焊接工艺和过程质量控制措施,获得了良好的耐蚀层堆焊质量,满足了接管的力学性能及耐蚀要求。     

X65M+316L复合钢板高频焊管附加电弧堆焊工艺分析

以X65M碳钢-316L不锈钢复合钢卷为原料,采用高频电阻焊+电弧堆焊组合焊接工艺制造冶金复合管,研究探讨该制造工艺的可行性,并评价该工艺生产的冶金复合管的质量。分析结果表明:采用高频电阻焊+电弧堆焊组合焊接工艺制造的冶金复合管,其管体、焊缝的强度均满足API标准要求;管体及焊缝的夏比冲击功均在200 J以上,远高于API Spec 5LD—2009标准要求;压扁试验时,管体与焊缝处均未出现剥离和裂纹;晶间腐蚀后,焊缝未出现裂纹或断裂;堆焊后进行耐腐蚀检测,堆焊焊缝无腐蚀缺陷,腐蚀速率低。采用高频电阻焊+电弧堆焊组合焊接工艺制造双金属复合管是可行的。     

三代核电华龙一号蒸汽发生器焊接技术解析

ZH-65型蒸汽发生器是中核集团设计研发、具有自主知识产权的三代核电蒸汽发生器。文中介绍其主要结构、设计参数和主体材料;结合设备制造经验,着重介绍了管板镍基合金堆焊、管子管板封口焊、主环焊缝窄间隙焊、下封头接管安全端焊接,试图成功解析三代核电华龙一号ZH-65型蒸汽发生器的焊接技术。     

加氢反应器用不锈钢带极堆焊焊剂的研制

研发的加氢反应器用不锈钢带极堆焊JWF304D、JWF205D焊剂具有优良的焊接工艺性能,适用于30～90 mm宽焊带施焊.可根据不同的制造工艺进行调整,适用于多种制造工艺堆焊.焊接时飞溅小(针对于电渣焊)、脱渣优良、焊道成形质量好.埋弧焊用焊剂JWF304D焊接参数调整范围大,不但适合于90 mm宽带大电流焊接,而且适合小电流薄层快速焊.电渣焊用焊剂JWF205D可实现快速堆焊,在电流、电压适宜的情况下,堆焊速度可达27 cm/min,提高了生产效率.两种焊剂均实现了一剂多带,可配合EQ309L、EQ308L、EQ347L等多种型号不锈钢焊带使用,所得堆焊层的化学成分及各项性能指标均符合相关标准规定及用户技术协议要求.     

实心焊丝堆焊奥氏体不锈钢堆焊工艺与性能

采用CO2气体保护焊及药芯焊丝在低合金钢上堆焊奥氏体不锈钢时,堆焊层出现了较多夹渣、气孔、尺寸不良等焊接缺陷。现采用MAG焊及实心焊丝进行堆焊工艺试验,其过渡层和耐蚀层材料分别为ER309L和ER308L实心不锈钢焊丝。对堆焊层进行液体渗透检测、弯曲性能和电化学腐蚀性能测试,并与药芯焊丝堆焊的相关性能进行比较。结果表明,堆焊层与基体熔合良好,无裂纹、气孔等焊接缺陷,堆焊效率更高,其弯曲和电化学腐蚀性能良好;耐蚀层组织为树枝状奥氏体。     

尿素级不锈钢焊材堆焊工艺研究

采用焊条电弧焊在50 mm厚的Q345R板材上进行尿素级不锈钢焊材的堆焊试验,焊接材料采用E310Mo-15不锈钢焊条。对堆焊层的耐腐蚀性能和力学性能进行了测试,对堆焊工艺参数进行了工艺评定。结果表明,所选的焊接材料及工艺参数合理。经拉伸试验、弯曲试验和晶间腐蚀等试验检测,堆焊层的各项性能均合格;金相检查发现的少数缺陷均在标准规定的合格范围内。焊接工艺评定合格,可实现在碳钢板材上进行尿素级不锈钢焊材堆焊。