CN104668796A - 核电汽轮发电机屏蔽压圈用厚硅钢板的焊接工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电汽轮发电机屏蔽压圈用厚硅钢板的焊接工艺方法。屏蔽压圈用厚硅钢板采用含有2.4～2.9％硅的低合金钢板。工艺过程包括如下步骤：对厚硅钢板进行焊接冷裂纹试验，确定焊接时的最低预热温度，本发明在采用在较高的温度下进行下料，能避免传统工艺下料引起的变形较大的问题；其次,采用预热温度≥150℃的条件下，使用药芯气体保护焊，焊材E70C-6M进行焊接，多层多道焊交替焊满，并后热处理，能解决厚硅钢板焊接已产生冷裂纹问题，最后，在保持预热温度≥150℃时，进行压平、校型，并通过UT探伤。该方法等到的接头符合母材的各种力学要求的，同时，可以避免硅钢板整体下料，显著降低了母材成本。

Description

核电汽轮发电机屏蔽压圈用厚硅钢板的焊接工艺方法

技术领域：

本发明涉及一种核电汽轮发电机屏蔽压圈用厚硅钢板的焊接工艺方法

背景技术：

核电半速汽轮发电机屏蔽压圈用厚硅钢板的焊接是国内新采用的技术，其可避免厚硅钢板整体下料，显著降低了母材成本。当前，核电半速汽轮发电机屏蔽压圈采用整张钢板整体下料，钢板利用率较低低，而厚硅钢板价格昂贵，导致材料成本上升。以核电半速汽轮发电机为例，每台机组用两块厚硅钢板的尺寸为55×3800×4000mm，单块板重6563公斤，每台用量约13吨，每台机组两块厚硅钢板价格为455万，而采用拼焊结构，选择钢板尺寸为50×1950×5000mm，单块板重3802公斤，每台用量3802×2＝7.605吨，每台机组两块硅钢板价格为263万。又因整体切割变形而使钢板增厚5mm，致使尺寸进一步加大，因此成本必然增加。

发明内容：

本发明的目的是提供一种核电汽轮发电机屏蔽压圈用厚硅钢板的焊接工艺方法，该方法简便易行，避免厚硅钢板整体下料，因而著降低了母材成本。本发明的技术方案为：

1)确定焊接预热温度：对厚硅钢板进行焊接冷裂纹试验，分析 不同焊接预热温度下的焊缝及热影响区质量，从而确定焊接时所遵循的最低预热温度要求；

2)厚硅钢板下料、校平：对厚硅钢板进行火焰加热，并保持其在≥250℃温度情况下进行分半下料、校平；

3)焊前预热，定位：焊前，将焊件预热温度至≥150℃，焊接坡口形式采用双V型坡口，厚硅钢板厚度为50mm，坡口角度22.5°，间隙2mm，定位焊固定；

4)厚硅钢板拼焊：采用95％Ar+5％CO2的混合保护气体，焊接焊丝为E70C-6M，电流240～260A，电压28～29V，采用多层多道焊，单侧坡口焊12mm，翻面，碳弧气刨清根，打磨，焊接反面至焊满，再焊接正面。整个过程保持厚硅钢板温度在步骤3所述温度以上：

5)层间温度控制：焊接过程中保持焊道的层间温度控制在150～260℃之间；

6)焊后消氢处理：焊后，立即将厚硅钢板整体加热至300～350℃，保温2小时后，缓冷至室温；

7)焊后成型：在保持预热温度≥150℃情况下，对焊接后的厚硅钢板进行压平、校型；

8)焊后检查：为保证接头无超标缺钱，能达到母材的性能要求，对焊缝进行UT探伤检查。

技术效果：

本发明提供了一种核电汽轮发电机屏蔽压圈用厚硅钢板的焊接方法，而采用传统焊接工艺方法无法完成厚硅钢板的下料、焊接。本 发明在采用在较高的温度下进行下料，能避免传统工艺下料引起的变形较大的问题；其次,采用预热温度≥150℃的条件下，使用药芯气体保护焊，焊材E70C-6M进行焊接，并后热处理，能解决厚硅钢板焊接已产生冷裂纹问题。本发明采用的方法可以显著降低母材成本，经济效果显著；同时，也能满足母材的各种力学性能要求。

具体实施方式：

本发明是一种对核电汽轮发电机屏蔽压圈用厚硅钢板进行焊接的方法，具体实施方式为：1)确定焊接预热温度：对厚硅钢板进行焊接冷裂纹试验，分析不同焊接预热温度下的焊缝及热影响区质量，从而确定焊接时所遵循的最低预热温度要求；2)厚硅钢板下料、校平：对厚硅钢板进行火焰加热，并保持其在≥250℃温度情况下进行分半下料、校平；3)焊前预热，定位：焊前，将焊件预热温度至≥150℃，焊接坡口形式采用双V型坡口，厚硅钢板厚度为50mm，坡口角度22.5°，间隙2mm，定位焊固定；4)厚硅钢板拼焊：采用95％Ar+5％CO2的混合保护气体，焊接焊丝为E70C-6M，电流240～260A，电压28～29V，采用多层多道焊，单侧坡口焊12mm，翻面，碳弧气刨清根，打磨，焊接反面至焊满，再焊接正面。整个过程保持厚硅钢板温度在步骤3所述温度以上：5)层间温度控制：焊接过程中保持焊道的层间温度控制在150～260℃之间；6)焊后消氢处理：焊后，立即将厚硅钢板整体加热至300～350℃，保温2小时后，缓冷至室温。7)焊后成型：在保持预热温度≥150℃情况下，对焊接后的厚硅钢板进行压平、校型；8)焊后检查：为保证接头无超标缺钱，能达到母材的性 能要求，对焊缝进行UT探伤检查。

实施例1：按照以下步骤进行：一、在钢板温度保持在250℃以上时，所示对厚硅钢板进行下料，并校平；二、将焊件预热温度至≥150℃，采用焊丝E70C-6M进行定位焊；三、在95％Ar+5％CO2保护气体氛围下，采用药芯气体保护焊，电流240～260A，电压28～29V，多层多道焊焊接正面坡口，当焊缝填充至坡口一半时，翻面，碳弧气刨清根，打磨至金属，再进行焊接，直至将反面焊满，最后将正面焊满；四、焊接过程中保持焊道的最低预热温度控制在≥150，最高层间温度≤260℃；五、焊后，立即将厚硅钢板整体加热至300～350℃，保温2小时后，缓冷至室温。六、焊件在冷却24小之后，对其焊缝进行UT探伤检。

需用设备：

● 数控气割机

● 卷尺

● 铅垂

● 3000t油压机

● 垫片

● 熔化极气体保护焊机

● 混合气供气系统

● 风铲

● 陶瓷加热片

具体工艺步骤：

● 厚硅钢板下料：厚硅钢板材料采用的是钢板厂家按公司采购要求定制的低合金钢板，按图纸要求须预热250℃以上后，采用数控气割机进行下料，下料后压平，使钢板平面度不大于3mm。

● 预热、装配：按图纸要求在环板装配位置划线，用陶瓷加热片对钢板进行加热至150℃以上，按图纸要求钢板进行定位焊。

● 厚硅钢板焊接：对环板进行拼焊，采用美国压力容器标准ASME SFA5.18章规定的类别号为E70C-6M的低合金药芯焊丝，焊接方法药芯熔化极气体保护焊，混合气体积配比95％氩气加5％二氧化碳(95％Ar+5％CO₂)。整个过程钢板预热温度≥150℃。

● 后热消氢处理：焊后，将厚硅钢板立即加热到300-350℃，恒温2小时，之后缓慢冷却至室温。

● 用油压机对压平厚硅钢板，平面度≤3mm。整个过程钢板预热温度≥150℃。

● 焊后检查：按图纸要求，对焊缝进行UT探伤检查。

使用本发明的工艺方法，解决了厚硅钢板焊接的冷裂纹倾向问题，满足母材的各种力学性能指标，同时，避免母材整体下料，显著的节省母材成本。

Claims (1)

1.一种核电汽轮发电机屏蔽压圈用厚硅钢板的焊接工艺方法，其特征是：该方法包括如下步骤：

1)确定焊接预热温度：对厚硅钢板进行焊接冷裂纹试验，分析不同焊接预热温度下的焊缝及热影响区质量，从而确定焊接时所遵循的最低预热温度要求；；

2)厚硅钢板下料、校平：对厚硅钢板进行火焰加热，并保持其在≥250℃温度情况下进行分半下料、校平；

3)焊前预热，定位：焊前，将焊件预热温度至≥150℃，焊接坡口形式采用双V型坡口，厚硅钢板厚度为50mm，坡口角度22.5°，间隙2mm，定位焊固定；

4)厚硅钢板拼焊：采用95％Ar+5％CO2的混合保护气体，焊接焊丝为E70C-6M，电流240～260A，电压28～29V，采用多层多道焊，单侧坡口焊至一半，翻面，碳弧气刨清根，打磨，焊接反面至焊满，再焊接正面，整个过程保持厚硅钢板温度在步骤3所述温度以上：

5)层间温度控制：焊接过程中保持焊道的层间温度控制在150～260℃之间；

6)焊后消氢处理：焊后，立即将厚硅钢板整体加热至300～350℃，保温2小时后，缓冷至室温；

7)焊后成型：在保持预热温度≥150℃情况下，对焊后的厚硅钢板进行压平、校型；

8)焊后检查：为保证接头无超标缺钱，能达到母材的性能要求，对焊缝进行UT探伤检查，上述工艺即为核电汽轮发电机屏蔽压圈用厚硅钢板的焊接工艺方法。