压水堆核电站主管道窄间隙自动焊焊缝高温低周疲劳性能研究

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1、压水堆核电站主管道窄间隙自动焊焊缝高温低周疲劳性能研究朱德才,王东（中广核工程有限公司，广东深圳518124）HightemperaturelowcyclefatiguepropertiesofmaincoolantpipelinesautomaticweldinPWRZhuDecai,WangDong（ChinaNuclearPowerEngineeringCompany,ShenzhenofGuangdongProv.518124,China）Abstract：Theprimaryequipmentslikethereacto

2、rstressvessel,steamgeneratorandreactorcoolantpumpsareconnectedbythemaincoolantpipelines(MCL).TheMCListhebiggestandthicknesspipelineinthenuclearislandofPWR,theweldingqualityofMCLweldsiscriticaltonuclearreactors．TheMCLworksundercyclicloading,soitsfatiguepropertiesespeci

3、allythehightemperaturefatigueofitsweldingisimportanttothesafetyandsteadyoperationofthepowerstation.ButuntilnowthereisnodocumentsrecordtheresearchofthelowcyclefatigueoftheMCLautomaticwelding,sothehightemperaturelowcyclefatiguepropertiesoftheMCLweldingmetalhaveinvestiga

4、ted,thecyclicstressresponsecurvesandthemacroscopiccrackgrowthhavebeenresearch.AndtheexperimentdataisthefoundationoftheresearchofthelifeassessmentoftheMCLstructureanditswelding.主管道窄间隙自动焊焊缝熔敷金属进行了高温低周疲劳试验研究，得到主管道焊缝的高温低周疲劳寿命曲线，并通过扫描电镜分析其断口形貌，进而分析焊缝的疲劳断裂规律，为主管道窄间隙焊接接头整体寿命

5、评估和主管道的结构安全分析提供数据基础。关键词：核电站；主管道；自动焊；疲劳性能；0前言压水堆核电站主管道由奥氏体-铁素体不锈钢材料（Z3CN20.09M）离心或静态铸造而成，它联接核岛主设备的管道，承担着将反应堆产生的热量传递给二回路工质的功能，属于一回路压力边界，对反应堆的安全和正常运行起非常重要的保障作用。主管道焊接是核岛安装过程中的关键环节，其工序流程逻辑性强、工期紧张、焊接工作量大、焊接应力及变形控制要求高等特点。随着核电批量化建设和安装质量要求的提高，窄间隙自动焊技术开始应用于核电主管道安装中，与传统的主管道手工焊接相

6、比，窄间隙自动焊的焊缝形式、结构、焊接材料、焊接方法等很多方面均发生了较大变化。由于核电站主管道长期处于高温工作状态，功率的变化，温度波动及冷却剂流动等，使主管道承受循环载荷作用。所以其疲劳性能，特别是焊缝金属的高温疲劳性能对于核电站的安全运行至关重要。而目前国内Keywords：Nuclearpowerstation;Primarycoolantpipe；Automaticwelding；Fatigueproperties；摘要：压水堆核电站主管道是连接核岛主设备的大管径、大厚壁承压管道，是一回路压力边界，属核安全一级部件。核电

7、站主管道长期处于高温工作状态，由于功率的变化，温度波动及冷却剂流动等，主管道承受循环载荷作用，所以其疲劳性能，特别是焊缝金属的高温疲劳性能对于电站的安全运行至关重要。目前国内文献资料尚无相关研究。本文对文献资料尚无相关研究，因此对其服役温度区间的疲劳寿命研究非常重要。1主管道窄间隙自动焊特点主管道窄间隙自动焊是一项先进的焊接技术，采用全位置脉冲GTAW焊接工艺，相对传统手工TIG打底和电弧焊（SMAW）填充的组合工艺，窄间隙自动焊具有焊缝成形好、焊接质量稳定、生产效率高等优势。主管道窄间隙自动焊的显著特点如下：1.1窄间隙坡口相对

8、传统手工焊宽坡口，窄间隙坡口不但可减少焊接残余应力和变形，同时减少了焊缝金属的填充量，降低生产成本，提高生产率。图1手工焊和自动焊对比Fig.1Thecompareofmanuallyandautomaticallywelding1.2多层单道焊接