CN105925789A - 核电站钢制安全壳筒体环焊缝热处理的方法 - Google Patents

核电站钢制安全壳筒体环焊缝热处理的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于焊接的技术领域。为了解决CAP1400堆型钢制安全壳筒体环焊缝热处理的用电量大、对施工现场的用电负荷造成很大的负担问题，本发明提出一种核电站钢制安全壳筒体环焊缝热处理的方法，包括将环焊缝分为若干段；清理环焊缝的表面；将测温热电偶布置于热处理区域，将控温热电偶布置于加热片上；将加热片固定于热处理区域，然后在加热片上覆盖保温棉；将加热片的温度升高到热处理温度范围的下限值以下；使全部测温热电偶检测的温度值相同且该温度值在热处理温度范围的下限值以下；逐次将全部测温热电偶检测的温度值升高至热处理温度范围内；保温，保温结束后进行降温。本发明的方法降低了热处理的用电负荷，提高了热处理的效果。

Description

核电站钢制安全壳筒体环焊缝热处理的方法
技术领域
本发明属于焊接的技术领域，具体涉及一种核电站钢制安全壳筒体环焊缝热处理的方法。
背景技术
CAP1400堆型是我国在第三代核电技术AP1000的基础上，开发出的功率更大的核电堆型。CAP1400堆型属于非能动核电机组，钢制安全壳是非能动核电机组安全隔离系统的重要组成部分，如图1所示，钢制安全壳包括顶封头10、筒体11和底封头12，其中筒体11高73米，直径为43米，共由144块弧板焊接而成，筒体11包括十一圈环焊缝13。AP1000堆型钢制安全壳的筒体壁厚为43mm，按照规范要求，该筒体的环焊缝不需要进行焊后热处理，而CAP1400堆型钢制安全壳筒体的壁厚为52mm，按照规范要求，该筒体的环焊缝需要进行焊后热处理。CAP1400堆型钢制安全壳筒体的每条环焊缝长达135m，一次热处理整条环焊缝的用电量非常大，以规格为600mm*400mm、额定功率为10KW的履带式加热片为例，一次热处理就需要履带式加热片450片，需4500KW的用电量，对施工现场的用电负荷造成很大负担。
发明内容
为了解决CAP1400堆型钢制安全壳筒体环焊缝热处理的用电量大、对施工现场的用电负荷造成很大的负担问题，本发明提出一种核电站钢制安全壳筒体环焊缝热处理的方法，包括以下步骤：
(1)将环焊缝分为若干段，然后对环焊缝分段进行下述步骤的处理；
(2)清理环焊缝的表面；
(3)将测温热电偶布置于环焊缝的热处理区域，将控温热电偶布置于加热片上；
(4)将所述加热片固定于环焊缝的热处理区域，然后在所述加热片上覆盖保温棉；
(5)通过所述控温热电偶调整所述加热片的温度，将所述加热片的温度升高到规范要求的热处理温度范围的下限值以下；
(6)通过所述加热片调整热处理区域的温度，使全部所述测温热电偶检测的温度值相同且该温度值在规范要求的热处理温度范围的下限值以下；
(7)通过所述加热片调整热处理区域的温度，将全部所述测温热电偶检测的温度值升高至相同值，重复本步骤，这样逐次将全部所述测温热电偶检测的温度值升高至规范要求的热处理温度范围内；
(8)保温，保温结束后进行降温。
其中，所述步骤(1)中，每次选出一段环焊缝进行所述步骤(2)-(8)的处理。
其中，所述步骤(1)中，将环焊缝均分为六段。
其中，所述步骤(3)中，将所述测温热电偶与无纸记录仪连接。
其中，所述步骤(3)中，将测温热电偶均匀布置于环焊缝的热处理区域。
其中，所述步骤(4)中，将所述加热片先铺设于铁丝网上，再将所述铁丝网固定于筒体上以将所述加热片固定于环焊缝的热处理区域。
其中，所述加热片铺设于铁丝网上后，将所述加热片上的控温热电偶与温控箱连接。
其中，所述步骤(4)中，将所述保温棉先固定于支撑架上，再将所述支撑架固定于筒体上以将所述保温棉覆盖于所述加热片上。
其中，所述步骤(7)中，每次将全部所述测温热电偶检测的温度值升高5-20度。
其中，所述步骤(7)中，每次将全部所述测温热电偶检测的温度值升高后均等待10-20分钟，再进行下一次所述测温热电偶检测的温度值的升高。
其中，所述步骤(5)中，所述加热片的温度升高到规范要求的热处理温度范围的下限值以下后，恒温1-2个小时。
其中，所述步骤(6)中，全部所述测温热电偶检测的温度值相同且该温度值在规范要求的热处理温度范围的下限值以下后，恒温10-30分钟。
本发明核电站钢制安全壳筒体环焊缝热处理的方法具有如下的有益效果：
本发明的方法对整条环焊缝进行分段热处理，这样每次热处理的面积就会减小，使用的加热片也大大减少，从而每次热处理的用电负荷大大降低，例如当整条环焊缝均分为六段，每次处理其中一个分段时，用电负荷用原来的4500KW降低到800KW左右，同时也降低了设备及材料的使用量，在保证热处理的效果和目的的前提下大大降低了环焊缝热处理施工的用电负荷及施工成本。
在本发明的方法中，测温热电偶均匀布置于环焊缝的热处理区域，这样能够更准确的检测热处理区域的温度，进而能够更准确地控制整个热处理区域的温度。
在本发明的方法中，先将全部测温热电偶检测的温度值调为相同值，再逐次将测温热电偶检测的温度值统一升至规范要求的热处理温度范围内，这样第一能够避免热处理区域内某些点的温度偏高或偏低导致热处理不均匀，影响热处理的效果；第二能够使热处理的过程更简单，效率更高；第三能够使筒体的升温更稳定更均匀，提高热处理的效果。
在本发明的方法中，将控温热电偶固定于加热片上，这样第一能够减小热处理区域的温差，提高热处理的效果；第二，将控温热电偶固定于加热片上还能解决筒体超温(温度超过规定的热处理温度范围)的问题，如果热处理过程中筒体温度超过620度，将会对筒体造成不可逆转的损害，所以要避免筒体超温；将控温热电偶固定于加热片上，控温热电偶就能够控制加热片的温度，加热片是给筒体加热的，所以只要加热片的温度不超温，筒体也不会超温，在本发明的方法中，将加热片的温度设为不超温的温度，筒体就不会超温，而且加热片的升温过程需要7-8个小时，在升温过程中施工人员不用守在现场，也不用担心筒体超温，这样使热处理的过程更简单，更节省人力。
附图说明
图1为钢制安全壳的结构示意图；
图2为将环焊缝均分为六段的示意图。
具体实施方式
下面结合附图介绍本发明的技术方案。
本发明核电站钢制安全壳筒体环焊缝热处理的方法，包括以下步骤：
(1)将环焊缝分为若干段，然后对环焊缝分段进行下述步骤(2)-(8)的处理。如图2所示，可以将环焊缝13均分为六段，然后每次选出一段环焊缝进行下述步骤(2)-(8)的处理，也可以每次选出对称的两段环焊缝进行下述步骤(2)-(8)的处理。
在本步骤之前还要准备热处理所需的工具，包括控温热电偶、测温热电偶、加热片、无纸记录仪、温控箱、铁丝网和保温棉支撑架等。
(2)清理环焊缝的表面，环焊缝及环焊缝两侧加热范围内不能存在机加工液体、油脂、检测用残留物(如超声波检测用耦合剂、液体渗透剂和磁粉检测液体)和其它在加热后会对钢制安全壳筒体有害的污染物。
(3)将测温热电偶均匀布置于环焊缝的热处理区域，测温热电偶可以点焊于环焊缝的热处理区域，测温热电偶用于检测热处理区域的温度，其中，测温热电偶均匀布置于环焊缝的热处理区域能够更准确的检测热处理区域的温度，因为热处理区域不同位置的温度可能差别较大，比如环焊缝中线位置的温度与热处理范围边缘处的温度差别就较大，通过均匀布置测温热电偶，能够准确检测整个热处理区域的温度。
在本步骤中，还将测温热电偶与无纸记录仪连接，无纸记录仪用于保存热处理过程中的数据，以便于以后分析使用。其中，在测温热电偶与无纸记录仪的接线过程中，要对测温热电偶的导通情况进行检查，如果测温热电偶点焊存在不牢固或脱落的情况，则对测温热电偶进行更换。
将控温热电偶布置于加热片上，可以将控温热电偶点焊于加热片，控温热电偶用于控制加热片的温度。
(4)将加热片固定于环焊缝的热处理区域，然后在加热片上覆盖保温棉。具体地，有多片加热片，逐片将加热片铺设于铁丝网上，再将铁丝网固定于筒体上以将加热片固定于环焊缝的热处理区域。
其中，加热片在铺设之前，使用万用表逐一检查其导通状况，确认每一片加热片导通良好才能进行铺设。加热片铺设于铁丝网上后，将加热片上的控温热电偶与温控箱连接，这样可以通过温控箱控制控温热电偶，再通过控温热电偶控制加热片的温度。
将保温棉先固定于支撑架上，例如可以通过铁丝绑于支撑架上，再将支撑架通过螺栓固定于筒体上以将保温棉覆盖于加热片上。其中，保温厚度在120mm以上。
(5)通过控温热电偶调整加热片的温度，将加热片的温度升高至规范要求的热处理温度范围的下限值以下，然后恒温1-2个小时。
在本步骤之前，逐一对控温热电偶、测温热电偶、加热片、温控箱、无纸记录仪等设备进行检查，确保其工作状态良好。规范要求的热处理温度范围为593℃-620℃，通过控温热电偶调整加热片的温度，将加热片的温度升高至593℃以下的某个温度值，例如580℃，然后恒温1-2个小时，本步骤的过程可以通过在温控箱上设置热处理曲线来自动执行。因为加热片的作用是给热处理区域加热及保温，在本步骤中，当加热片的温度在593℃以下时，筒体上热处理区域的温度也是在593℃以下的。恒温1-2个小时的作用是使加热片及筒体上的温度趋于稳定。
(6)通过加热片调整热处理区域的温度，使全部测温热电偶检测的温度值相同且该温度值在593℃以下，例如全部测温热电偶检测的温度值均为580℃，然后恒温10-30分钟。其中，恒温10-30分钟的作用是使温度趋于稳定。
(7)通过加热片调整热处理区域的温度，将全部测温热电偶检测的温度值升高至相同值，重复本步骤，这样逐次将全部测温热电偶检测的温度值升高至规范要求的热处理温度范围593℃-620℃内。例如在步骤(6)中全部测温热电偶检测的温度值已均为580℃，在本步骤中先将温度值由580℃统一升高到590℃，待全部测温热电偶检测的温度值均为590℃后，再将温度值由590℃统一升高至600℃，温度值600℃已在规范要求的热处理温度范围593℃-620℃内，所以全部测温热电偶检测的温度值均为600℃时，已满足热处理要求，不再进行升温。
其中，测温热电偶检测的温度就是热处理区域的温度，在本发明的方法中，先将全部测温热电偶检测的温度值调为相同值，再逐次将测温热电偶检测的温度值统一升至规范要求的热处理温度范围内，这样第一能够避免热处理区域内某些点的温度偏高或偏低导致热处理不均匀，影响热处理的效果。第二能够使热处理的过程更简单，效率更高，例如假如热处理的时间为X小时，如果有一个点A的温度还未达到热处理的要求，而其他点均已达到热处理的要求，这样再经过X小时，其他点的热处理时间已符合了要求，但点A的热处理时间还未满足要求，因为虽然经过了X小时，但点A将一部分时间用于升温了，即消耗了一部分时间来将温度升至满足热处理要求的温度，这样在其他点的热处理时间已符合了要求的情况下，还要等着点A，导致热处理的时间拖长，降低了热处理的效率，特别是当有多个点温度均不同时，会使控制的过程变得很复杂。第三，逐次将温度值升至规范要求的热处理温度范围内能够使筒体的升温更稳定更均匀，提高热处理的效果。
在本步骤中，可以每次将全部测温热电偶检测的温度值升高5-20度，且每次将全部测温热电偶检测的温度值升高后均等待10-20分钟，待温度稳定后再进行下一次温度的升高。
(8)保温，保温结束后进行降温，其中，保温和降温过程中的温度、时间参数根据规范要求设置，本步骤可以通过在温控箱上设置热处理曲线来自动执行。热处理完成后，将支撑架和铁丝网拆除，然后对筒体上的点固区进行PT检验(液体渗透检验)。
本发明的方法中，将控温热电偶固定于加热片上，这样第一能够减小热处理区域的温差，提高热处理的效果，因为当控温热电偶固定于筒体上时，环焊缝处的温度与环焊缝两侧50mm位置的温差为30度以上，而控温热电偶固定于加热片上时，环焊缝处的温度与环焊缝两侧50mm位置的温差为10-20度，大大降低了温差，提高了热处理的效果。第二，将控温热电偶固定于加热片上还能解决筒体超温(温度超过规定的热处理温度范围)的问题，如果热处理过程中筒体温度超过620度，将会对筒体造成不可逆转的损害，所以要避免筒体超温；将控温热电偶固定于加热片上，控温热电偶就能够控制加热片的温度，加热片是给筒体加热的，所以只要加热片的温度不超温，筒体也不会超温，在本发明的方法中，将加热片的温度设为不超温的温度，筒体就不会超温，而且加热片的升温过程需要7-8个小时，在升温过程中施工人员不用守在现场，也不用担心筒体超温，这样使热处理的过程更简单，更节省人力。

Claims (12)

1.一种核电站钢制安全壳筒体环焊缝热处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将环焊缝分为若干段，然后对环焊缝分段进行下述步骤的处理；
(2)清理环焊缝的表面；
(3)将测温热电偶布置于环焊缝的热处理区域，将控温热电偶布置于加热片上；
(4)将所述加热片固定于环焊缝的热处理区域，然后在所述加热片上覆盖保温棉；
(5)通过所述控温热电偶调整所述加热片的温度，将所述加热片的温度升高到规范要求的热处理温度范围的下限值以下；
(6)通过所述加热片调整热处理区域的温度，使全部所述测温热电偶检测的温度值相同且该温度值在规范要求的热处理温度范围的下限值以下；
(7)通过所述加热片调整热处理区域的温度，将全部所述测温热电偶检测的温度值升高至相同值，重复本步骤，这样逐次将全部所述测温热电偶检测的温度值升高至规范要求的热处理温度范围内；
(8)保温，保温结束后进行降温。
2.根据权利要求1所述的核电站钢制安全壳筒体环焊缝热处理的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，每次选出一段环焊缝进行所述步骤(2)-(8)的处理。
3.根据权利要求1所述的核电站钢制安全壳筒体环焊缝热处理的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，将环焊缝均分为六段。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的核电站钢制安全壳筒体环焊缝热处理的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，将所述测温热电偶与无纸记录仪连接。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的核电站钢制安全壳筒体环焊缝热处理的 方法，其特征在于，所述步骤(3)中，将测温热电偶均匀布置于环焊缝的热处理区域。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的核电站钢制安全壳筒体环焊缝热处理的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，将所述加热片先铺设于铁丝网上，再将所述铁丝网固定于筒体上以将所述加热片固定于环焊缝的热处理区域。
7.根据权利要求6所述的核电站钢制安全壳筒体环焊缝热处理的方法，其特征在于，所述加热片铺设于铁丝网上后，将所述加热片上的控温热电偶与温控箱连接。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的核电站钢制安全壳筒体环焊缝热处理的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，将所述保温棉先固定于支撑架上，再将所述支撑架固定于筒体上以将所述保温棉覆盖于所述加热片上。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的核电站钢制安全壳筒体环焊缝热处理的方法，其特征在于，所述步骤(7)中，每次将全部所述测温热电偶检测的温度值升高5-20度。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的核电站钢制安全壳筒体环焊缝热处理的方法，其特征在于，所述步骤(7)中，每次将全部所述测温热电偶检测的温度值升高后均等待10-20分钟，再进行下一次所述测温热电偶检测的温度值的升高。
11.根据权利要求1-3中任一项所述的核电站钢制安全壳筒体环焊缝热处理的方法，其特征在于，所述步骤(5)中，所述加热片的温度升高到规范要求的热处理温度范围的下限值以下后，恒温1-2个小时。
12.根据权利要求1-3中任一项所述的核电站钢制安全壳筒体环焊缝热处理的方法，其特征在于，所述步骤(6)中，全部所述测温热电偶检测的温度值相同且该温度值在规范要求的热处理温度范围的下限值以下后，恒温10-30分钟。
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