CN114131154A - 反应堆主设备低合金钢接管焊接方法 - Google Patents

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杨珏
张超
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Abstract

本发明公开了一种反应堆主设备低合金钢接管焊接方法，其包括以下步骤：1)将第一低合金钢接管和第二低合金钢接管对齐并相互抵接，第一低合金钢接管和第二低合金钢接管之间形成坡口；以及2)在坡口处采用低合金钢焊丝通过焊接方式直接焊接连接第一低合金钢接管和第二低合金钢接管。相对于现有技术，本发明反应堆主设备低合金钢接管焊接方法通过将第一低合金钢接管和第二低合金钢接管对齐、相互抵接并形成坡口，并采用全位置窄间隙TIG焊接方式直接焊接连接第一低合金钢接管和第二低合金钢接管，焊接热输入量小，焊接质量高，无需设置设备接管安全端，适用于安装精度要求高、布置紧凑的反应堆主设备。

Description

反应堆主设备低合金钢接管焊接方法
技术领域
本发明属于核电站设备安装技术领域，更具体地说，本发明涉及一种反应堆主设备低合金钢接管焊接方法。
背景技术
容器壁和主管道是压水堆核电站一回路压力边界的重要组成部分，一般都承受高温、高压、高流速、放射性介质。目前，国内核电站核岛主设备为环路式设计，低合金钢主设备之间通过不锈钢主管道连接，需要在容器接管嘴处堆焊不锈钢或者镍基安全端，然后再在现场通过手工焊接或者采用焊接设备自动焊接。
但是，上述焊接方式仅适用于现场分散布置的回路型反应堆一回路主设备，不适用于安装精度要求高、布置紧凑的反应堆主设备。有鉴于此，确有提供一种适用于安装精度要求高、布置紧凑的反应堆主设备的反应堆主设备低合金钢接管焊接方法。
发明内容
本发明的目的在于：克服现有技术中的至少一个缺陷，提供一种反应堆主设备低合金钢接管焊接方法，可适用于安装精度要求高的紧凑型布置主设备。
为了实现上述目的，本发明提供了一种反应堆主设备低合金钢接管焊接方法，其包括以下步骤：
1)将第一低合金钢接管和第二低合金钢接管对齐并相互抵接，所述第一低合金钢接管和第二低合金钢接管之间形成坡口；以及
2)在所述坡口处采用低合金钢焊丝通过焊接方式直接焊接连接所述第一低合金钢接管和第二低合金钢接管。
根据本发明反应堆主设备低合金钢接管焊接方法的一个实施方式，步骤1)中，所述第一低合金钢接管、第二低合金钢接管的母材为SA-508Gr.3Cl.1或SA-508Gr.3Cl.2或同成分、同类型材料，步骤2)中，所述低合金钢焊丝为ER80s或ER90s或同成分、同类型材料。
根据本发明反应堆主设备低合金钢接管焊接方法的一个实施方式，步骤1)中，所述坡口设有两段V型坡口，邻近所述第一低合金钢接管和第二低合金钢接管内壁的一段V型坡口的倾角为4±0.5度，邻近所述第一低合金钢接管和第二低合金钢接管外壁的另一段V型坡口的倾角为1-1.5度。
根据本发明反应堆主设备低合金钢接管焊接方法的一个实施方式，步骤1)中，所述第一低合金钢接管和第二低合金钢接管分别设有相互抵接的第一坡口钝边和第二坡口钝边，所述第一坡口钝边和第二坡口钝边之间的间隙不超过1mm。
根据本发明反应堆主设备低合金钢接管焊接方法的一个实施方式，所述第一低合金钢接管或第二低合金钢接管的内壁设有垫板，焊接时，所述第一坡口钝边和第二坡口钝边位于所述垫板上。
根据本发明反应堆主设备低合金钢接管焊接方法的一个实施方式，步骤2)中，所述焊接为全位置窄间隙TIG焊，TIG焊接设备从所述坡口的底部开始沿一侧竖直向上焊接半圈后回到起点，另一侧从所述坡口的底部开始竖直向上焊接半圈后回到起点，焊接后内壁清根。
根据本发明反应堆主设备低合金钢接管焊接方法的一个实施方式，低合金钢接管焊接方法进一步包括：完成步骤2)焊接后，对形成的焊缝实施磁粉检测、射线检测、超声检测中的至少一种。
根据本发明反应堆主设备低合金钢接管焊接方法的一个实施方式，反应堆主设备低合金钢接管焊接方法进一步包括：在进行步骤2)之前，对所述第一低合金钢接管和第二低合金钢接管进行预热，预热温度不低于121℃。
根据本发明反应堆主设备低合金钢接管焊接方法的一个实施方式，反应堆主设备低合金钢接管焊接方法进一步包括：完成步骤2)焊接后，对所述第一低合金钢接管和第二低合金钢接管的内壁进行不锈钢堆焊。
根据本发明反应堆主设备低合金钢接管焊接方法的一个实施方式，反应堆主设备低合金钢接管焊接方法进一步包括：完成不锈钢堆焊后，对焊缝两侧进行局部热处理。
相对于现有技术，本发明反应堆主设备低合金钢接管焊接方法通过将第一低合金钢接管和第二低合金钢接管对齐、相互抵接并形成坡口，并采用全位置窄间隙TIG焊接方式直接焊接连接第一低合金钢接管和第二低合金钢接管，焊接热输入量小、焊接质量高、无需设置设备接管安全端，适用于安装精度要求高、布置紧凑的反应堆主设备。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明反应堆主设备低合金钢接管焊接方法及其技术效果进行详细说明，其中：
图1为本发明反应堆主设备低合金钢接管焊接方法的焊接示意图，其中，第一低合金钢接管和第二低合金钢接管尚未抵接。
图2为本发明反应堆主设备低合金钢接管焊接方法的另一个焊接示意图，其中，第一低合金钢接管和第二低合金钢接管已相互抵接。
10--第一低合金钢接管；102--第一坡口钝边；20--第二低合金钢接管；200--垫板；202--第一坡口钝边；30--坡口。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
请参照图1和图2所示，本发明提供了一种反应堆主设备低合金钢接管焊接方法，其包括以下步骤：
1)将第一低合金钢接管10和第二低合金钢接管20对齐并相互抵接，第一低合金钢接管10和第二低合金钢接管20之间形成坡口30；以及
2)在坡口30处采用低合金钢焊丝通过焊接方式直接焊接连接第一低合金钢接管10和第二低合金钢接管20。
请参照图1所示，坡口30设有两段V型坡口，邻近第一低合金钢接管10和第二低合金钢接管20内壁的一段V型坡口的倾角为4±0.5度，邻近第一低合金钢接管10和第二低合金钢接管20外壁的另一段V型坡口的倾角为1-1.5度。
第一低合金钢接管10和第二低合金钢接管20分别设有第一坡口钝边102和第二坡口钝边202，第一低合金钢接管10或第二低合金钢接管20的内壁设有垫板200(图1和2所示实施方式中，第二低合金钢接管20的内壁设有垫板200)，焊接时，第一坡口钝边102、第二坡口钝边202位于垫板200上，第一坡口钝边102和第二坡口钝边202之间的间隙不超过1mm。
焊接前，采用专用支承对中工装，调整单个设备焊接前的6个自由度，保证设备的第一低合金钢接管10和第二低合金钢接管20对中，对中要求根部间隙≤1mm，焊缝错变量不超过0.3mm；根据需要，可以采用火焰加热设备，对第一低合金钢接管10和第二低合金钢接管20进行预热，预热温度不低于121℃；
根据本发明的一个实施方式，步骤2)中采用全位置窄间隙TIG焊，在接管外壁设置焊接设备夹持轨道固定专用焊机焊接，焊机带有双向机头与充气装置；焊接时，接管对接直接在外壁面全位置窄间隙自动TIG焊机，焊接采用单层双道热丝TIG焊或单层单道钨极摆动焊。每层焊接从坡口30的底部开始沿一侧竖直向上焊接半圈后返回起点，另一侧从坡口30的底部开始反方向向上焊接半圈后返回起点，实现360°全位置焊接，焊接后内壁清根；根据实际需要，在完成TIG焊接后，可对焊缝实施磁粉检测、射线检测和超声检测，以监测焊接过程中可能出现的焊接缺陷、保证焊接质量。
接管内壁设有专用焊接轨道，完成步骤2)焊接后，通过自动焊接设备对第一低合金钢接管10和第二低合金钢接管20的内壁进行不锈钢堆焊，堆焊焊丝材料为308L与309L。不锈钢堆焊后，在焊缝两侧铺设电加热带，对焊缝进行局部热处理，以减少焊接变形，提高焊接质量，提高设备接管连接后设备相对位置精度。
需要说明的是，根据本发明反应堆主设备低合金钢接管焊接方法的一个实施方式，步骤1)中，第一低合金钢接管10的母材为SA-508Gr.3Cl.1或SA-508Gr.3Cl.2，第二低合金钢接管20的母材也为SA-508Gr.3Cl.1或SA-508Gr.3Cl.2。但是，可以理解的是，根据本发明反应堆主设备低合金钢接管焊接方法的其他实施方式，第一低合金钢接管10和第二低合金钢接管20的母材也可以是其他牌号的同成分、同类型低合金钢。步骤2)中，低合金钢焊丝为ER80s或ER90s，或同成分、同类型焊丝材料。
结合以上对本发明实施方式的详细描述可以看出，相对于现有技术，本发明反应堆主设备低合金钢接管焊接方法通过将第一低合金钢接管和第二低合金钢接管对齐、相互抵接并形成坡口，并采用全位置窄间隙TIG焊接方式直接焊接连接第一低合金钢接管10和第二低合金钢接管20，焊接热输入量小，焊接质量高，无需设置设备接管安全端，适用于安装精度要求高、布置紧凑的压水堆反应堆主设备，且不局限于接管的直径和厚度。
根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种反应堆主设备低合金钢接管焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将第一低合金钢接管和第二低合金钢接管对齐并相互抵接，所述第一低合金钢接管和第二低合金钢接管之间形成坡口；以及
2)在所述坡口处采用低合金钢焊丝通过焊接方式直接焊接连接所述第一低合金钢接管和第二低合金钢接管。
2.根据权利要求1所述的反应堆主设备低合金钢接管焊接方法，其特征在于，步骤1)中，所述第一低合金钢接管、第二低合金钢接管的母材为SA-508Gr.3Cl.1或SA-508Gr.3Cl.2，步骤2)中，所述低合金钢焊丝为ER80s或ER90s。
3.根据权利要求1所述的反应堆主设备低合金钢接管焊接方法，其特征在于，步骤1)中，所述坡口设有两段V型坡口，邻近所述第一低合金钢接管和第二低合金钢接管内壁的一段V型坡口的倾角为4±0.5度，邻近所述第一低合金钢接管和第二低合金钢接管外壁的另一段V型坡口的倾角为1-1.5度。
4.根据权利要求1所述的反应堆主设备低合金钢接管焊接方法，其特征在于，步骤1)中，所述第一低合金钢接管和第二低合金钢接管分别设有相互抵接的第一坡口钝边和第二坡口钝边，所述第一坡口钝边和第二坡口钝边之间的间隙不超过1mm。
5.根据权利要求4所述的反应堆主设备低合金钢接管焊接方法，其特征在于，所述第一低合金钢接管或第二低合金钢接管的内壁设有垫板，焊接时，所述第一坡口钝边和第二坡口钝边位于所述垫板上。
6.根据权利要求1所述的反应堆主设备低合金钢接管焊接方法，其特征在于，步骤2)中，所述焊接为全位置窄间隙TIG焊，TIG焊接设备从所述坡口的底部开始沿一侧竖直向上焊接半圈后回到起点，另一侧从所述坡口的底部开始竖直向上焊接半圈后回到起点。
7.根据权利要求1所述的反应堆主设备低合金钢接管焊接方法，进一步包括：完成步骤2)焊接后，对形成的焊缝实施磁粉检测、射线检测、超声检测中的至少一种。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的反应堆主设备低合金钢接管焊接方法，进一步包括：在进行步骤2)之前，对所述第一低合金钢接管和第二低合金钢接管进行预热，预热温度不低于121℃。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的反应堆主设备低合金钢接管焊接方法，进一步包括：完成步骤2)焊接后，对所述第一低合金钢接管和第二低合金钢接管的内壁进行不锈钢堆焊。
10.根据权利要求9所述的反应堆主设备低合金钢接管焊接方法，进一步包括：完成不锈钢堆焊后，对焊缝两侧进行局部热处理。
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