300Mw 核反应堆压力容器主焊缝窄间隙丝极埋弧自动焊

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1、300Mw核反应堆压力容器主焊缝窄间隙丝极埋弧自动焊技术进行300MW桩反应堆压力壳环焊缝的焊接。国产焊接材H10Mn2NiMoA—603HR首次应用在核压力壳产品上。各种性能指标均达到设计要求，并且达到或超过我公司为巴基斯坦生产的核压力壳是压水堆核电站核岛主设备中最关键的设备。它盛装着放射性核燃料U235和堆内构件及作为载热剂和慢化剂的高纯水，同时承受着堆顶的驱动机构和其它附件的重量。它也是核岛一回路系统的冷却剂压力边界，又起着第二道安全屏障的重要作用。运行中它长期承受着高温、高压和中子辐照等作用，材料易产生脆化。因此，核压力壳环焊缝焊接质量引起人们的极大重视。为保证整座核反应堆

2、安全可靠地运行．针对508．Ⅲ钢的特点．在北京钢铁研究总院与一重集团公司的共同努力下，经过几年的艰苦工作，终于研制出核压力壳环焊缝窄间隙焊接材料H10Mn2NiMoA焊丝、603HR焊剂，并从试验阶段走向产品生产阶段。最终在核压力壳产品上采用国产焊接材辩，应用先进的窄闻隙焊接技术，成功地焊接了棱压力壳环焊缝，各项技术性能标均符合设计要求。1压力壳结构与材料1.1压力壳结构桉反应堆压力壳母材为508一Ⅲ钢，总体为锻焊结构，如图l所示。它主要由顶盖、接管段、筒身及底封头等组成1.2母材核压力壳主体材料为508一Ⅲ钢，其化学成分和力学性能分别见表1、表2和表3。1.3焊接材料核反应堆压力

3、壳环焊缝完全采用国产焊接材料H10Mn2NiMoA／603HR，其熔敷金属的力学性能和化学成分见表234表1化学成分元素CSPSMnNi熔炼0.170.151.200.605}析％—023～030≤0．012≤0．015—1S0～09C产品017015≤0012≤00151l2O57舟析％—023～030～1．5E～0．9：元素CrCuMoVAlCo熔炼≤020≤005045≤001≤0．0≤O咂5}析％～O60．产品≤025≤0050．40≤001≤00{≤002舟折％～O．60．元素SnAssbB熔炼≤0010≤0010铷002≤5ppm分拆％．产品≤0010≤0010≤000

4、2≤5ppm分析％．表2拉伸性能寒规定值室息l350℃屈服强度％2．MPa≥345l≥345抗拉强度．MPa550～725J≥505延仲卓．％≥18i≥16断面收绾辜％≥50f≥45表3冲击性能试验＼规定值肺名称一℃+∞℃一20℃夏比吸收热量f十射值≥34Cv(J)『平均值>141≥6B冲击徊向膨胀量(衄)i≥0．90i落锤，不断裂’，不断裂’*堆芯焊整为一20℃，其它部位焊缝为一l0℃表4熔敷金属化学成分元素CSiMnPS焊墼％0．08≤0．25140≤0．012≤0．015．—014～2．00熔敷金属％≤0．120．101．00≤0．012≤0015，～0．40—200元素Ni

5、CrMoCoCu焊丝0．，5O40．％—105≤030～08o≤0．02≤0．05培敷金属，％050≤0．20040≤0．020．05—1．00—070元素VSnsbAsB焊丝．％≤002／i／≤5ppm培敷盘祷．％≤OO5O01c≤O．002OO1O≤0O0∞2焊接材料中合金元素分析各种台金元素对低台金钢焊缝组织和性能的影响是一种十分复杂的过程。针对母材508一Ⅲ钢确定出焊接材料中台金元素的台理匹配，是保证获得优质焊接接头的先决条件。2.1碳含量碳对钢焊接性的影响首先表现在显著地提高了焊缝热影响区的硬度峰值。碳含量过高影响锕的可焊性．但由于C是主要的强化元素，其值太低必然导致焊缝

6、强度下降。为解决这一矛盾．通常在控制C含量≤012％的条件下采用多组元台金系统。从表4中可以看出，焊丝中的C含量与熔敷金属中C含量差别较大，分析有以下几个原因：①焊接过程中C的烧损较大；②消除了母材稀释的影响；③焊剂对C含量无影响。2.2Si含量Si也是主要的强化元素之一。从表4中可以看出Si含量满足技术要求，含量适中。si的含量处理不当．超出范围．将增加焊接缺陷。2.3Mn含量Mn是影响焊缝质量的重要元素之一。Mn除了可提高焊缝金属的强度外，还具有良好的脱氧能力，可消除S的有害作用、提高焊缝冲击韧性、降低脆性等。另外，提高焊缝金属中的Mrds比(>50)对含c<0．16％下的合金

7、钢焊缝金属，能起到防止热裂作用。同时，在低合金钢中还应严格控制Mn／Si比，当Mn／Si>4～7时对材料的综合性能是有利的。2.4P、S含量P、S对焊接属于有害杂质，易产生焊接缺陷，而且使无延性转变温度Tr向高温方向移动，降低焊缝金属韧性。为可靠地防止焊接高温裂纹的形成．焊缝金属的S、P含量限制在0.025％以下是十分必要的。2.5Ni、Mo含量焊缝金属含Ni、Mo可以细化晶粒，提高锕的强度和抗回火脆性的能力。但根据近来研究发现，Ni的含量过高对焊缝金属抗中子辐照性能