核电站主管道窄间隙自动焊焊接工艺研究.pdf

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1、中国科技经济新闻数据库科研核电站主管道窄间隙自动焊焊接工艺研究谢静聂岩苏斌赵文灿中广核工程有限公司，广东深圳518124摘要：核电站主管道焊接采用宽坡口的手工焊条电弧焊工艺，焊接周期长、劳动强度高，工作效率低。本文介绍通过一系列的焊接工艺试验，对电流、电压、行走速度、送丝速度等工艺参数进行试验和修正，并重点从焊缝深度、焊缝宽度、焊接收缩量、焊缝成型等各方面，经过30道左右的焊缝，最终确定了一套完整的主管道自动焊工艺，评定结果全部符合标准要求。并在宁德1#机组首次成功应用，焊接质量优异、稳定，效率显著提高，填补了国内在该领域的空白。关键词

2、：核电站：主管道；窄间隙；自动焊：焊接工艺中图分类号：TG456．7文献标识码：A文章鳊号：1671．5780(2015)03．0195．02核电站主管道是连接核岛主设备的大厚壁承压管道，其焊接填充材料不仅影响焊接过程的稳定性、焊接接头的焊接质量和建造工期直接影响到整个核电工程质量和工程性能和质量，同时也影响着焊接生产率。核电建设标准中常进度，关系到核电站的稳定运行。传统手工焊进行主管道焊用的不锈钢焊接填充材料是ER316L，该材料焊接性能稳定，接时，每个焊缝需要两名优秀焊工同时焊接35天才能完成，易于操作，焊接质量比较高。窄间隙自动焊

3、采用窄间隙坡口焊接工作量巨大、劳动强度高、施工环境恶劣。目前，我国和单层单道焊接技术，该工艺需要增加熔池的流动性来保证核电建设进行快速发展时期，传统手工焊接工艺己不能满足焊缝成形质量，本成果通过提高ER316L焊材si含量和减少核电批量化建设需求，需要更加高效的自动焊技术。另外，焊材的杂质元素，·开发出与窄间隙自动焊技术相匹配的我国部分在役电站的运行时间已接近20年，面临部分主设ER316LSi焊材，并通过匹配性试验证明该焊材不但增加了备维修和更换问题，自动焊技术在强辐射环境下实施作业具熔池流动性还提高了接头性能，具体成分如表1。有不可

4、替代的优势。因此，在主管道焊接中引入自动焊技术1．3保护气体选择就显得非常必要，可解决核电批量化建设中优秀焊工稀缺和气体选择方面，由于氩气密度比空气大，比热容、热导在役机组运行维护问题等。率比空气小和氦气电离电位高，热导率大，电弧有效的功率1工艺开发大的特点，因此本成果选用氩一氦混合气体可使电弧燃烧稳1．1主管道坡口定、温度高、焊丝金属熔化速度快、焊缝成形好、焊缝的致窄间隙坡口在厚壁管道焊接中是一种高效的焊接方式，密性提高。气体流量控制方面，根据模拟焊接实验结果，获狭窄的坡口不但可以大大减少焊缝金属的填充量，降低生产得了不同焊缝深度、喷

5、嘴直径和工艺参数与氩氦气体流量匹成本，提高生产率；同时也可以减小焊接的残余应力和变形，配关系，其中不同主管道焊缝深度时的气体流量参考值如图提高焊接接头质量；主管道自动焊工艺采用了窄间隙坡口形2。式设计，具体如图1。图2氩一氮混合气体流量与焊缝深度变化图1．4焊接工艺参数1．4．1焊接工艺参数设计原则工艺参数是焊接技术的核心部分，工艺参数是否合理决定焊接质量、焊接稳定性和焊接的可操作性等。本成果开发图1手工焊和自动焊坡口图对比的窄间隙自动焊工艺的主要特点有：1．2焊接填充材料(1)整个焊接接头分为四个区域，各区域的焊接参数、表1焊丝化学成

6、份要求对比焊接材料和焊接功能均己明确对应关系。分别是：根部焊道CPSSiMnNi区、填充焊道区、填充末期焊道区和盖面焊道区。≤601．00～l2．O0ER3160．≤O．03≤O．O2≤0L03OO．2．50140．00≤ER3160．≤0．O20．008O12．O0．65～1．oO～LSi03O～OO．802．5O0．O1514．00C6铁素oCrMoBCu体ER316≤18．OO0．2．o0～fl5～图3主管道窄间隙自动焊工艺L3151O20．00(2)工艺参数和坡口宽度、剩余焊缝深度等有明确的．OOER316≤18．00对应关系，

7、这对焊接操作工技能要求大大降低，既能保证现0．2．0O～≤O．OO≤0LSi3．10}场有一定的调节余量又能对焊接操作工有很好指导作用。1O2O．O0l8．OO2015年3月195科技管理(3)包含能有效预防未熔合等缺陷的焊接工艺，以解两种，其两种焊道的选择根据焊口位置来确定，而我们选择决焊接过程中的侧壁未熔合和层间未熔合问题。采用弯钨极是先进行摆动焊接，熔掉焊缝两侧坡口，然后再进行压道焊对焊缝两侧进行不加填充金属的焊接(干燎)以预防侧壁缺接。盖面焊道的主要作用就是将焊缝盖平，不需太大的热输陷，而直钨极的干燎主要可解决层间未熔合缺陷和焊

8、缝不平入，也不至于造成应力集中，使其与管道过渡平滑，成形美整问题等。观。(4)焊接工艺覆盖完整，包括摆动和不摆动两种工艺，2工艺评定保证焊缝的平整度和焊接质量。按照RCC—M2000的标准要求，本课题进行了