SG管板堆焊层剥离的原因分析及返修过程的质量控制

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1、SG管板堆焊层剥离的原因分析及返修过程的质量控制赵利勇吕海慧蒲昌华中国核电工程有限公司采购部监造处摘要：本文描述了蒸汽发生器短水室隔板焊接完成后管板镍基堆焊层出现剥离的现象，对缺陷产生的原因进行了分析。研究表明：短水室隔板的焊接应力与冷矫形产生的应力之和超出了镍基堆焊层的结合力，使得短水室隔板焊接完成后堆焊层产生了局部剥离。本文通过试验确定了返修方案的焊接工艺;并对事件处理过程的质量控制进行了阐述。关键词：蒸汽发生器管板镍基堆焊层剥离焊接应力质量控制Abstract:Thispaperdescr

2、ibedafactthatstrippingoccurredintheinconelcladdingafterweldedthepartitionstubtotubesheetofSteamgenerator.Wehaveanalysedthecauseofthisdefects.Thestudiesshowthatthestressofcorrecteddeformationbythetoolingbolts,inadditionwithusualweldingstressesexceeded

3、Tubesheetcladdingbondstrength,sothestrippingoccurredintheinconelcladding;Weestablishedaweldprocedureoftherepairprogramtotests.Themethodofqualitycontrolwasexpatiated,whichusedontheprocessofrepairwork.Keywords:Steamgenerator,tubesheet,inconelcladding,s

4、tripping,weldstress,qualitycontrol某制造厂承制了我司蒸汽发生器的制造任务,我司在质量控制上采用派遣驻厂代表进行驻厂监造的方式进行质量控制。制造厂在短水室隔板与管板镍基堆焊层焊合后进行全面UT检查时发现镍基堆焊层下有大面积超标显示,发现缺陷后我司驻厂代表即要求制造厂重视缺陷的处理,并进行了全程跟踪,本文将从此缺陷的原因分析、处理方案的制定及返修过程阐述发现质量问题后的质量控制。1.缺陷描述：图1短水室隔板装焊按照工艺要求，短水室隔板将装焊在钻孔结束后的管板镍基堆焊

5、层上，装焊位置在管板的Y-W轴线上（如图1所示）。短水室隔板材料为SB168UNSN06690，焊材为ERNiCrFe-7,焊接完成后UT检查时发现管板镍基堆焊层的熔合区有超标显示，具体位置见图2所示。制造厂割除短水室隔板后，将与UT检测超标区域相关的堆焊层进行了解剖，发现镍基堆焊层与管板母材（52M/SA508）结合层出现了剥离现象，如图3所示。2.产生缺陷的原因分析图2UT检测超标显示区域发生NCR后，制造厂调阅了管板、短水室隔板、管板堆焊所用焊材及焊接短水室隔板焊材的入厂复验记录，所有材料

6、均符合采购规程要求；检查管板堆焊层焊后和焊后热处理后的UT报、PT报告，未发现堆焊层熔合区有缺陷的记录；对管板堆焊过程的焊接记录进行了检查，未发现违规记录；对堆焊层剥离区域取样进行了SEM扫描电镜和EDAX能谱分析（详见图4），分析结果与正常堆焊层的结果相当，未发现可引起脆断的杂质和焊接缺陷。由此可排除堆焊层发生剥离的现象产生于堆焊过程的可能，并认为缺陷可能是在将短水室隔板焊接到镍基堆焊层的装焊过程中产生。装配短水室隔板时用定位夹具（图5所示）将短水室隔板固定在管板的Y-W轴线上，装配后的短水室

7、隔板向X侧有所倾斜，用以抵消焊接应力引起的变形。焊接从Z侧开始，如图1所示，采用手工氩弧焊焊接WS1后，拆除夹具，清根后继续焊接WS2至焊缝的50%，打磨焊缝后重新装上夹具，图5短水室隔板装夹工具及装夹方式通过螺丝调整图4SEM-EDAX分析图3缺陷形态短水室隔板尺寸满足图纸要求，之后用自动焊在X、Z侧交替焊接WS3至完成。图6短水室隔板焊接平台检查短水室隔板焊缝的焊接记录时发现，WS2的焊接参数和热输入量虽然在WPS要求范围内，但热输入量偏上限。分析认为较高的热输入量和管板中心区域散热性较差导

8、致管板中心区域的堆焊层和短水室隔板焊缝的应力增大，可能使得短水室隔板向管板Z侧发生了倾斜。焊接WS3时重新安装了定位夹具，为保证短水室隔板的尺寸满足图纸要求，采用了机械冷矫形，且夹具的螺丝固定的比较紧，使得这时的焊缝金属承受了较大的约束力，此后的焊接过程依然采用了较大的焊接热输入量，使得焊缝金属承受的应力再次增加。图7堆焊层去除区域研究表明带极电渣堆焊的焊接速度较低，焊接电流较大，热输入较大，特别对于管板镍基合金堆焊，由于堆焊层与母材成分及性能差异较大，容易造成母材热影响区晶粒粗大，堆焊层抗剥离