CN102179609A - 核电主管道埋弧自动焊工艺 - Google Patents

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赵天明
李政军
姜玉慧
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Abstract

本发明是一种核电主管道埋弧自动焊工艺，首先使用手工氩弧焊进行打底焊接，然后采用埋弧焊焊接方法进行填充焊直至焊完。其中埋弧焊要求焊丝型号和规格：ER316L埋弧焊丝，焊丝直径φ2.4mm；焊接参数：焊接电流300～450A，焊接电压30～33V，焊速400～700mm/min；焊接过程中，道间温度和层间温度均控制在175℃以下。一方面，本发明能够将埋弧焊的焊接热输入控制在允许的范围以内，确保了用于核电站主管道的焊接时，焊接接头的塑性、韧性和抗晶间腐蚀性等指标能够达到质量要求。另一方面，本焊接工艺确保了焊接工作的高效率；且焊接质量稳定，一致性好，符合主管道1级焊缝的质量要求。

Description

核电主管道埋弧自动焊工艺
技术领域
本发明涉及一种焊接工艺方法，具体地说，是一种核电站主管道连接焊缝的焊接工艺方法。
背景技术
核电站主管道材质为超低碳奥氏体-铁素体不锈钢，作为一回路设备，因其使用条件为高温、高压、强辐照且工作寿命不小于40年，因而对其焊接的质量要求很高，包括焊接接头的健全性和性能，尤其是塑性、韧性和抗晶间腐蚀性。
另一方面，公知的核电站主管道焊接工艺均采用手工钨极氩弧焊和手工焊条电弧焊。这些焊接方法，工作效率低，对操作者技能水平依赖程度较高，质量稳定性和一致性差。经实际生产统计，一道内径698.5mm壁厚67mm的焊缝的焊接时间为14天。
针对不锈钢母材的焊接，现有的埋弧焊工艺中均采用φ3.2mm以上的埋弧焊丝，普遍存在焊接热输入大的问题，如果将现有埋弧焊工艺用于核电站主管道的焊接，焊接接头的塑性、韧性和抗晶间腐蚀性等指标将无法达到质量要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种核电主管道埋弧自动焊工艺，既要保证焊接质量满足核电站主管道的技术要求，又具有较高的焊接效率，且对操作者技能水平依赖程度较低，以确保焊接质量稳定和一致性好。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种核电主管道埋弧自动焊工艺，其特征在于首先使用手工氩弧焊进行打底焊接，然后采用以下埋弧焊焊接方法进行填充焊直至焊完：
(1)、焊丝型号和规格：ER316L埋弧焊丝，焊丝直径φ2.4mm；
(2)、焊接参数：焊接电流300～450A，焊接电压30～33V，焊速400～700mm/min；
(3)、焊接过程中，道间温度和层间温度均控制在175℃以下。
所述的道间温度和层间温度的控制方法是：当道间温度和层间温度之任一温度超过175℃时，停止操作，自然冷却至超标温度低于175℃时继续埋弧焊操作。
φ2.4mm焊丝的选择是本发明的第一个关键，实验发现，采用直径φ3.2mm以上焊丝时，焊接热输入量明显偏高，焊接质量无法满足要求；而焊丝直径如果低于φ1.6mm，则不能发挥埋弧焊的技术优势。道间温度和层间温度均控制在175℃以下则是本发明的又一关键技术，因为在实践中发现，如果高于175℃，焊缝金属和热影响区母材的组织会粗化，对焊接接头的塑性、韧性和抗晶间腐蚀性等指标的影响是明显的。同时，本发明的焊接参数也是很重要的，其取值范围是经过大量生产实践总结出来的。
本发明具有以下优点和效果：一方面，本发明通过选择合适的焊丝，设定合理的焊接参数，并控制焊接过程中的道间、层间温度，能够将埋弧焊的焊接热输入控制在允许的范围以内，确保了用于核电站主管道的焊接时，焊接接头的塑性、韧性和抗晶间腐蚀性等指标能够达到质量要求。另一方面，本焊接工艺确保了焊接工作的高效率，经生产过程计算，其所用焊接工时为常规手工焊接工艺的1/4～1/5；且焊接质量稳定，一致性好，符合主管道1级焊缝的质量要求。
具体实施方式
下面结合实例进一步说明本发明。
第一步，打底焊接：使用手工氩弧焊进行打底焊接。
将已加工好坡口的主管道部件进行组对点固，用手工氩弧焊进行打底焊接(不少于两层)，焊缝厚度大于等于6mm。
第二步，检查：打底焊完成后，对焊缝进行目视和渗透检查，确认合格。
第三步，自动埋弧焊：采用以下埋弧焊焊接方法进行填充焊直至焊完。
(1)、焊丝型号和规格：ER316L埋弧焊丝，焊丝直径φ2.4mm。
(2)、焊接电源和控制系统：直流恒压电源、变速送丝控制系统。
(3)、焊接参数设定：通过PLC系统编辑焊接程序并输入焊接参数：埋弧焊焊接电流300～450A，焊接电压30～33V，焊速400～700mm/min。
(4)、道间和层间温度控制：焊接过程中，道间和层间温度控制≤175℃。
焊接完成后，进行目视、渗透、射线检验。
通过上述焊接方法、焊接材料、焊接参数范围(包括焊接电流、焊接电压、焊接速度)焊接电源及控制系统的合理组合匹配，实现了主管道的机械自动化焊接，并满足1级焊缝的质量要求。

Claims (2)

1.一种核电主管道埋弧自动焊工艺，其特征在于首先使用手工氩弧焊进行打底焊接，然后采用以下埋弧焊焊接方法进行填充焊直至焊完：
(1)、焊丝型号和规格：ER316L埋弧焊丝，焊丝直径φ2.4mm；
(2)、焊接参数：焊接电流300～450A，焊接电压30～33V，焊速400～700mm/min；
(3)、焊接过程中，道间温度和层间温度均控制在175℃以下。
2.如权利要求1所述的核电主管道埋弧自动焊工艺，其特征在于所述的道间温度和层间温度的控制方法是：当道间温度和层间温度之任一温度超过175℃时，停止操作，自然冷却至超标温度低于175℃时继续埋弧焊操作。
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