CN113664338A - 一种高温气冷堆核电站主蒸汽管道p91焊接工艺 - Google Patents

一种高温气冷堆核电站主蒸汽管道p91焊接工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高温气冷堆核电站主蒸汽管道P91焊接工艺,主要包括焊前准备、焊接部件预热、部件焊接、焊后马氏体转变、焊后热处理组成,本发明的主蒸汽管道P91焊接工艺能够提高焊缝外观和无损检测质量,并改善焊接接头的冲击韧性和硬度性能,最终提高主蒸汽管道安全性和使用寿命。

Description

一种高温气冷堆核电站主蒸汽管道P91焊接工艺
技术领域
本发明属于管道焊接技术领域,具体涉及一种高温气冷堆核电站主蒸汽管道P91焊接工艺。
背景技术
P91钢属于高温用无缝铁素体合金钢管,该钢具有高温抗持久强度、高温稳定性和高温抗蠕变能力等优异的综合性能。但是,相对于普通的低碳钢和低合金耐热钢,P91钢的焊接性能较差,且具有较大的淬硬倾向,易出现冷裂纹、焊接接头脆化、HAZ区域软化等问题。此外,基于核电领域对安全性和使用寿命的严格要求以及P91钢首次应用于核岛主蒸汽管道系统,控制好P91钢焊接及热处理质量是核电安全运行和服役的基础要求。故此,通过制定出合理地焊接工艺对核电焊接质量控制具有重要指导意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高温气冷堆核电站主蒸汽管道P91焊接工艺,它能够解决在高温气冷堆核电站施工中出现的上述问题。
本发明的技术方案如下:一种高温气冷堆核电站主蒸汽管道P91焊接工艺,包括如下步骤:
步骤1:焊前准备;
步骤2:焊接部件预热;
步骤3:焊接;
步骤4:焊后马氏体转变;
步骤5:焊后热处理。
所述的步骤1中,
焊接方法:采用手工钨极气体保护焊和焊条电弧焊联合焊接方法,即打底层采用手工钨极气体保护焊进行焊接,填充、盖面层采用焊条电弧焊进行焊接;
焊接材料:钨极气体保护焊采用焊接材料为ER90S-B9,焊丝规格为φ2.0;焊条电弧焊采用焊接材料为E9015-B9,焊条规格为φ3.2。
坡口形式:采用双V形坡口,下V形坡口角度为60-70°,上V形坡口角度为20-30°,钝边为0-2mm,坡口间隙为0-4mm。
保护气体:采用氩气进行保护,正面保护气体流量10-20L/min,背面保护气体流量≥5L/min。
所述的步骤2中,
手工钨极气体保护焊:采用电阻加热,预热温度150-200℃;
焊条电弧焊:采用电阻加热,预热温度200-250℃。
所述的步骤3中,
手工钨极气体保护焊:层间温度不低于150℃,焊接电压为8-15V,焊接电流为70-125A,焊接速度为4-12cm/min,打底层焊接厚度焊接3-5mm。
焊条电弧焊:层间温度不低于200℃,焊接电压为20-30V,焊接电流为90-120A,焊接速度为5-15cm/min。
所述的步骤4中,焊接结束后,进行恒温温度为80-120℃,恒温时间为1-2h的马氏体转变热处理。
所述的步骤5中,
加热方法:采用中频电磁感应加热方法。
焊后热处理参数:恒温温度为750-770℃,恒温时间为4-6min/mm,升温速度、降温速度≤150℃/h,降温至300℃以下时,可不控制升温速度、降温速度。
本发明的有益效果在于:本发明的主蒸汽管道P91焊接工艺能够提高焊缝外观和无损检测质量,并改善焊接接头的冲击韧性和硬度性能,最终提高主蒸汽管道安全性和使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种高温气冷堆核电站主蒸汽管道P91焊接工艺,包括如下步骤:
步骤1:焊前准备
焊接方法:采用手工钨极气体保护焊和焊条电弧焊联合焊接方法,即打底层采用手工钨极气体保护焊进行焊接,填充、盖面层采用焊条电弧焊进行焊接;
焊接材料:钨极气体保护焊采用焊接材料为ER90S-B9,焊丝规格为φ2.0;焊条电弧焊采用焊接材料为E9015-B9,焊条规格为φ3.2;
坡口形式:采用双V形坡口,下V形坡口角度为60-70°,上V形坡口角度为20-30°,钝边为0-2mm,坡口间隙为0-4mm;
保护气体:采用氩气进行保护,正面保护气体流量10-20L/min,背面保护气体流量≥5L/min。
步骤2:焊接部件预热
手工钨极气体保护焊:采用电阻加热,预热温度150-200℃;
焊条电弧焊:采用电阻加热,预热温度200-250℃。
步骤3:焊接
手工钨极气体保护焊:层间温度不低于150℃,焊接电压为8-15V,焊接电流为70-125A,焊接速度为4-12cm/min,打底层焊接厚度焊接3-5mm;
焊条电弧焊:层间温度不低于200℃,焊接电压为20-30V,焊接电流为90-120A,焊接速度为5-15cm/min。
步骤4:焊后马氏体转变
焊接结束后,进行恒温温度为80-120℃,恒温时间为1-2h的马氏体转变热处理。
步骤5:焊后热处理
加热方法:采用中频电磁感应加热方法;
焊后热处理参数:恒温温度为750-770℃,恒温时间为4-6min/mm,升温速度、降温速度≤150℃/h,降温至300℃以下时,可不控制升温速度、降温速度。
结合实施例对本发明的技术方案进行详细、完整的描述,下述实施例描述仅作为对本发明的解释,并不对其内容进行限定。
实施例一:材质为P91、规格为φ323.9×17.5mm的主蒸汽管道对接焊缝。
1.1焊前准备
1)焊接方法:采用手工钨极气体保护焊和焊条电弧焊联合焊接方法,即打底层采用手工钨极气体保护焊进行焊接,填充、盖面层采用焊条电弧焊进行焊接;
2)焊接材料:手工钨极气体保护焊采用焊接材料为ER90S-B9,焊丝规格为φ2.0;焊条电弧焊采用焊接材料为E9015-B9,焊条规格为φ3.2;
3)坡口形式:采用双V形坡口,下V形坡口角度为60°,上V形坡口角度为20°,钝边为1mm,坡口间隙为2mm;
4)保护气体:采用氩气进行保护,正面保护气体流量10L/min,背面保护气体流量5L/min。
1.2焊接部件预热
1)手工钨极气体保护焊:采用电阻加热,预热温度150℃;
2)焊条电弧焊:采用电阻加热,预热温度200℃。
1.3焊接
1)手工钨极气体保护焊:层间温度为150-180℃,焊接电压为8-13V,焊接电流为70-110A,焊接速度为4-10cm/min,打底层焊接厚度焊接3mm;
2)焊条电弧焊:层间温度为200-238℃,焊接电压为20-28V,焊接电流为90-115A,焊接速度为5-13cm/min。
1.4焊后马氏体转变
1)焊接结束后,进行恒温温度为105℃,恒温时间为1.5h的马氏体转变热处理。
1.5焊后热处理
1)加热方法:采用中频电磁感应加热方法;
2)焊后热处理参数:恒温温度为760℃,恒温时间为1.5h,升温速度、降温速度为150℃/h,降温至295℃自然冷却至室温。
实施例二:材质为P91、规格为φ325×29mm的主蒸汽管道对接焊缝。
1.1焊前准备
1)焊接方法:采用手工钨极气体保护焊和焊条电弧焊联合焊接方法,即打底层采用手工钨极气体保护焊进行焊接,填充、盖面层采用焊条电弧焊进行焊接;
2)焊接材料:手工钨极气体保护焊采用焊接材料为ER90S-B9,焊丝规格为φ2.0;焊条电弧焊采用焊接材料为E9015-B9,焊条规格为φ3.2;
3)坡口形式:采用双V形坡口,下V形坡口角度为70°,上V形坡口角度为30°,钝边为2mm,坡口间隙为3mm;
4)保护气体:采用氩气进行保护,正面保护气体流量15L/min,背面保护气体流量10L/min。
1.2焊接部件预热
1)手工钨极气体保护焊:采用电阻加热,预热温度180℃;
2)焊条电弧焊:采用电阻加热,预热温度240℃。
1.3焊接
1)手工钨极气体保护焊:层间温度为150-195℃,焊接电压为9-15V,焊接电流为70-120A,焊接速度为5-11cm/min,打底层焊接厚度焊接5mm;
2)焊条电弧焊:层间温度为200-245℃,焊接电压为22-30V,焊接电流为95-120A,焊接速度为8-15cm/min。
1.4焊后马氏体转变
1)焊接结束后,进行恒温温度为110℃,恒温时间为2h的马氏体转变热处理。
1.5焊后热处理
1)加热方法:采用中频电磁感应加热方法;
2)焊后热处理参数:恒温温度为765℃,恒温时间为2h,升温速度、降温速度为140℃/h,降温至300℃自然冷却至室温。
实施例三:材质为P91、规格为φ260×30mm的主蒸汽管道对接焊缝。
1.1焊前准备
1)焊接方法:采用手工钨极气体保护焊和焊条电弧焊联合焊接方法,即打底层采用手工钨极气体保护焊进行焊接,填充、盖面层采用焊条电弧焊进行焊接;
2)焊接材料:手工钨极气体保护焊采用焊接材料为ER90S-B9,焊丝规格为φ2.0;焊条电弧焊采用焊接材料为E9015-B9,焊条规格为φ3.2;
3)坡口形式:采用双V形坡口,下V形坡口角度为66°,上V形坡口角度为24°,钝边为2mm,坡口间隙为3mm;
4)保护气体:采用氩气进行保护,正面保护气体流量14L/min,背面保护气体流量8L/min。
1.2焊接部件预热
1)手工钨极气体保护焊:采用电阻加热,预热温度190℃;
2)焊条电弧焊:采用电阻加热,预热温度248℃。
1.3焊接
1)手工钨极气体保护焊:层间温度为150-185℃,焊接电压为9-13V,焊接电流为70-110A,焊接速度为5-10cm/min,打底层焊接厚度焊接4mm;
2)焊条电弧焊:层间温度为200-240℃,焊接电压为22-28V,焊接电流为95-115A,焊接速度为8-15cm/min。
1.4焊后马氏体转变
1)焊接结束后,进行恒温温度为90℃,恒温时间为2h的马氏体转变热处理。
1.5焊后热处理
1)加热方法:采用中频电磁感应加热方法;
2)焊后热处理参数:恒温温度为760℃,恒温时间为2h,升温速度、降温速度为130℃/h,降温至280℃自然冷却至室温。
实例焊后无损检测结果如表1:
表1
实施例 MT RT UT
实施例一 合格 合格 合格
实施例二 合格 合格 合格
实施例三 合格 合格 合格
实例焊后硬度检测结果如表2:
表2
Figure BDA0002491573360000081
本发明的主蒸汽管道P91焊接工艺能够提高焊缝外观和无损检测质量,并改善焊接接头的冲击韧性和硬度性能,最终提高主蒸汽管道安全性和使用寿命。
以上所述,仅作为本发明效果较佳的实施例而已,并非对本发明的技术方案作任何限制,故此凡是依据本发明的技术实质内容对以上实施例所作的修改、替换、多种变化,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种高温气冷堆核电站主蒸汽管道P91焊接工艺,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:焊前准备;
步骤2:焊接部件预热;
步骤3:焊接;
步骤4:焊后马氏体转变;
步骤5:焊后热处理。
2.如权利要求1所述的一种高温气冷堆核电站主蒸汽管道P91焊接工艺,其特征在于:所述的步骤1中,
焊接方法:采用手工钨极气体保护焊和焊条电弧焊联合焊接方法,即打底层采用手工钨极气体保护焊进行焊接,填充、盖面层采用焊条电弧焊进行焊接;
焊接材料:钨极气体保护焊采用焊接材料为ER90S-B9,焊丝规格为φ2.0;焊条电弧焊采用焊接材料为E9015-B9,焊条规格为φ3.2。
3.如权利要求1所述的一种高温气冷堆核电站主蒸汽管道P91焊接工艺,其特征在于:所述的步骤1中,
坡口形式:采用双V形坡口,下V形坡口角度为60-70°,上V形坡口角度为20-30°,钝边为0-2mm,坡口间隙为0-4mm。
4.如权利要求1所述的一种高温气冷堆核电站主蒸汽管道P91焊接工艺,其特征在于:所述的步骤1中,
保护气体:采用氩气进行保护,正面保护气体流量10-20L/min,背面保护气体流量≥5L/min。
5.如权利要求1所述的一种高温气冷堆核电站主蒸汽管道P91焊接工艺,其特征在于:所述的步骤2中,
手工钨极气体保护焊:采用电阻加热,预热温度150-200℃;
焊条电弧焊:采用电阻加热,预热温度200-250℃。
6.如权利要求1所述的一种高温气冷堆核电站主蒸汽管道P91焊接工艺,其特征在于:所述的步骤3中,
手工钨极气体保护焊:层间温度不低于150℃,焊接电压为8-15V,焊接电流为70-125A,焊接速度为4-12cm/min,打底层焊接厚度焊接3-5mm。
7.如权利要求1所述的一种高温气冷堆核电站主蒸汽管道P91焊接工艺,其特征在于:所述的步骤3中,
焊条电弧焊:层间温度不低于200℃,焊接电压为20-30V,焊接电流为90-120A,焊接速度为5-15cm/min。
8.如权利要求1所述的一种高温气冷堆核电站主蒸汽管道P91焊接工艺,其特征在于:所述的步骤4中,焊接结束后,进行恒温温度为80-120℃,恒温时间为1-2h的马氏体转变热处理。
9.如权利要求1所述的一种高温气冷堆核电站主蒸汽管道P91焊接工艺,其特征在于:所述的步骤5中,
加热方法:采用中频电磁感应加热方法。
10.如权利要求1所述的一种高温气冷堆核电站主蒸汽管道P91焊接工艺,其特征在于:所述的步骤5中,
焊后热处理参数:恒温温度为750-770℃,恒温时间为4-6min/mm,升温速度、降温速度≤150℃/h,降温至300℃以下时,可不控制升温速度、降温速度。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20211119

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