解析凝汽器钛-钢复合管板役致缺陷及其焊接修复

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1、学兔兔www.xuetutu.com俘慈核电焊接专题。凝汽器钛一钢复合管板役致缺陷及其焊接修复核电秦山联营有限公司(海盐县314300)操丰唐世延王建军丁有元摘要目前沿海核电厂凝汽器广泛采用钛一钢复合管板，管板本j本及其与管子密封焊处常因冲刷磨蚀、颗粒撞击等因素易出现局部减薄、破损等役致缺陷，轻则腐蚀管板基体，重则破坏二回路水质，影响相关设备和部件使用寿命。分析了钛一钢复合管板缺陷成因和潜在风险，介绍了钛一钢复合管板工艺试验、焊接修复工艺评定以及现场修复的成功经验。关键词：凝汽器钛一钢复合管板焊接修复中图分类号：TG4060前言

2、钛材具有密度小、强度高、耐腐蚀且表面易于形成滴状冷凝等特点，20世纪80年代以来，逐渐被用于制造电站凝汽器传热管等关键部件。与之配套的管板也由最初的25～35mm厚纯钛板而被钛一钢复合管板取代，节省了稀有金属，降低了制造成本。秦山第二核电厂1，2号机组凝汽器均采用钛一钢复合管板和钛质传热管，随着运行时间的延长，钛一钢复合管板、管板与管子密封焊局部因冲刷磨蚀、颗粒撞击等易出现减薄、破损等役致缺陷，危及凝汽器壳侧真网1凝汽器管子管板结构示意图空度和二回路水质。文中分析了钛一钢复合管板缺陷成因和潜在风险，在胀管工艺、焊接保护等试验基础

3、上1．2缺陷形貌针对不同类型的缺陷进行了大量工艺试验，提出了合机组停机检修期间，电厂无损检测人员对凝汽器理的焊接修复工艺，并成功应用于实践，效果良好。管板进行目视检查时，发现多个凝汽器进水侧管板和钛传热管密封焊有局部损伤，表现为钛一钢复合管板1缺陷形貌及成因分析钛合金本体局部减薄、钛合金传热管与管板密封焊破1．1管板结构损，管板厚度最大减薄量达3mm，最大破损面积约秦山第二核电厂1，2号机组凝汽器为单背压、对100mm，典型缺陷如图2和图3所示。分、单流程表面式凝汽器。管侧设计压力0．25MPa，壳侧设计压力0．098MPa。管

4、板为钛一钢复合板，材质及规格是TA2(5mm)+20g(35mm)，钛合金TA2为迎水侧，与冷却介质海水接触；传热管为TA1，规格为+25mmx0．7mm，内壁工作介质为海水，外壁介质为热蒸汽。管板与管子按照GB8547--2006(钛一钢复合板》采用先进的爆炸复合技术结合。凝汽器传热管管板结构如图1所示。收稿日期：2010—06—19图2钛合金传热管与管板密封焊破损的形貌462011年第1期学兔兔www.xuetutu.com和．核电焊接专题r鳝掳2焊接修复工艺及其评定试验2．1焊接修复难点及试验内容钛的熔化温度高、导热系数小

5、、热容量大，焊接高温区较宽，高温停留时间长，冷却速度慢，易使焊接接头产生过热组织和粗大晶粒。大的热输入可能会导致钛与碳钢基板结合层爆裂。钛原子很活泼，高温时易与氢、氧等反应，冷却时形成的化合物可急剧降低结构的韧性甚至产生裂缝。鉴于上述技术难点，在确定焊图3钛一钢复合管板钛合金本体局部减薄形貌接修复工艺前，需要进行焊接保护和补焊对复合层影1．3成因分析响等方面的工艺试验。秦山第二核电厂地处杭州湾腹地、海水泥沙含量2．1．1焊接保护试验大，流速快。凝汽器管板破损缺陷在管板上随机分布，钛高温活性很强，300。(=快速吸氢、600℃快速

6、吸没有均匀腐蚀或其它共模失效。从缺陷形貌来看，缺氧、700℃快速吸氮。钛与氢、氧、氮化合后易形成脆性陷属于局部材料缺失，属外力冲刷、撞击等物理因素所相，大大降低焊接性能。致。综上所述，凝汽器管板破损的原因大致可以概括2．1．2补焊对钛一钢复合层影响试验为以下几各方面：钛板和碳钢的物理与力学性能差异较大，爆炸复(1)海水所携带的颗粒状泥沙冲击。合结合层很薄，在外加热源时，极易出现开裂。补焊前(2)二次滤网组件脱落对管板的撞击。有必要通过专门试验确定合适的热输入大小，避免热(3)凝汽器涂层及阳极块脱落对管板撞击。输入过大导致复合层开

7、裂。(4)上游设备脱落的小部件(如小螺钉)穿过二次2．1．3胀管工艺试验滤网对管板形成冲击等。管板破损严重需重新焊接传热管时，首先要进行1．4潜在风险胀管工艺试验，既要确保受胀部位管子与管板的紧密凝汽器钛传热管和钛一钢复合管板通过胀接加密结合，又要防止过度胀而引起管子变形。封焊结合，一旦破损严重而不进行修复，或钛板破损，2．2焊接工艺试验用材料海水与碳钢基板接触形成电偶腐蚀，进而加速管板腐焊接工艺试验所用钛一钢复合板化学成分、力学蚀，严重时海水进入汽侧，污染二回路水质，危及二回性能、焊接性等与凝汽器管板材料相似，试验前进行了路设

8、备和部件，如不锈钢材质的高低加热器传热管、蒸成分复验和复合率超声复查。TA2化学成分如表1所发器传热管等。如采用常规工艺补焊，很有可能因为示，管板力学性能如表2所示。焊接热输入过大导致钛一钢复合板开裂，因而进行相焊丝采用西1．2mm的TA2纯钛焊丝，化学成分见关