CN114888405B - 一种在线消除核电站大型耐热钢异形焊接接头缺陷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在线消除核电站大型耐热钢异形焊接接头缺陷的方法，包括以下步骤：对焊缝进行检测，查找缺陷位置、获得缺陷信息；将缺陷信息分类，第一种为硬度超标、相控阵检测不合格；第二类为硬度合格、相控阵检测不合格；第三类为硬度超标格、相控阵检测合格；对第一类缺陷在线进行同种材质补焊以及焊后热处理；对第二类缺陷在线进行免热处理焊接；对第三类缺陷在线进行热处理；对修补焊缝进行检测以确定修复，若存在缺陷，继续上述步骤；根据缺陷特点和应力情况将缺陷分类，制定并执行针对性的在线维修补焊方法，将被动治理转变为主动管理；彻底改变了以往“失效‑抢修”的被动局面，降低机组减载或停机的发生概率，提高设备可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及核电站大型耐热钢焊接技术领域，尤其涉及一种在线消除核电站大型耐热钢异形焊接接头缺陷的方法。
背景技术
核电站常规岛大型耐热钢疏水管道上的异形焊接接头发生泄漏，大多是由于横向裂纹穿孔导致的泄漏；采用相控阵技术和硬度检测进一步排查，发现大型耐热钢异形焊接接头不合格率极高，其中超标缺陷集中为裂纹缺陷和硬度超标缺陷。分析认为此类大型耐热钢异形焊接接头焊后热处理难度大和结构应力大综合诱发此类裂纹和硬度超标，导致现有的核电厂处于“失效-抢修”的被动局面，进而需通过机组减载或停机才能处理大型耐热钢异形焊接接头缺陷泄漏问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种在线消除核电站大型耐热钢异形焊接接头缺陷的方法，彻底改变了以往“失效-抢修”的被动局面，实现对大型耐热钢异形焊接接头缺陷的主动管理，降低因处理大型耐热钢异形焊接接头缺陷泄漏问题而导致机组减载或停机的发生概率，提高设备可靠性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种在线消除核电站大型耐热钢异形焊接接头缺陷的方法，包括以下步骤：
S1焊缝检测：对焊缝进行磁粉检测、相控阵检测和硬度检测，查找缺陷位置并根据焊接标准获得缺陷信息；
S2、缺陷分类：将缺陷信息分类，第一种缺陷为硬度超标、相控阵检测不合格；第二类缺陷为硬度合格、相控阵检测不合格；第三类缺陷为硬度超标格、相控阵检测合格；
S3、维修：对第一类缺陷在线进行同种材质补焊以及焊后进行热处理；对第二类缺陷在线进行免热处理焊接；对第三类缺陷在线进行热处理；
S4、检测：对修补焊缝进行磁粉检测、相控阵检测和硬度检测以确定修复，若存在缺陷，继续步骤S3。
进一步，优选在步骤S1中，所述磁粉检测包括以下子步骤：
S11、预处理：在焊缝表面进行杂质、锈斑、毛刺、油污等清理；
S12、喷液、充磁：喷洒磁悬液，喷洒磁悬液的同时进行充磁，将焊缝中心及母管管道表面磁化；
S13、磁痕观察、记录与缺陷评定：对磁化后的焊缝及母管进行磁痕观察和评定，记录检测结果，进行缺陷评级，最后退磁。
进一步，优选在步骤S1中，所述相控阵检测检测为：利用相控阵探头发出的纵波从焊接接头沿长度方向查扫以检测焊缝内部，得到相控阵成像的影像。
进一步，优选在步骤S1中，所述硬度检测为对焊缝外表面硬度进行检测。
进一步，优选在步骤S3中，所述同种材质补焊包括以下步骤：
S311、预处理：对焊缝外表面进行清理，去除杂质；
S312、焊接：选用同材质焊丝，采用氩弧焊或者手工电弧焊进行焊接，氩弧焊的焊接工艺参数为：对缺陷补焊点及其两侧进行预热，预热温度为150-250℃，焊接电流为96-140A，采用氩气作为保护气体，气体流量为6-12L/min；手工电弧焊的焊接工艺参数为：对缺陷补焊点及其两侧进行预热，预热温度为250-350℃，焊接电流为80-130A，采用氩气作为保护气体，气体流量为6-12L/min。
进一步，优选在步骤S3中，所述热处理为采用加热片、保温棉对焊缝中心及母管管道进行加热、保温，同时在焊缝中心位置及母管管道上布置热电偶，监控热处理温度，使热处理温度升温速率≤205℃/h，至加热温度735±15℃，保温0.5-1.5h，然后在覆盖保温条件下焊缝缓冷至室温，降温速度≤205℃/h。
进一步，优选在步骤S3中，所述加热片、保温棉的布置方式为：加热片为整体结构，加热片以焊缝为中心对称设置于母管管道外表面；保温棉以焊缝为中心对称设置于母管管道内表面。
进一步，优选母管管道内表面设置的保温棉距离焊缝中心200-290mm，母管管道外表面设置的加热片距离焊缝中心400-500mm。
进一步，优选在步骤S3中，所述热电偶布置方式为：所述热电偶包括若干个控温热电偶和若干个监测热电偶，控温热电偶对称设置于焊缝中心及母管管道上，监测热电偶以焊缝中心线为对称轴对称设置于母管管道上。
进一步，优选所述免热处理焊接包括以下步骤：
S321、预处理：对焊缝外表面进行清理，去除杂质；
S322、焊接：选用镍基合金焊丝，采用氩弧焊进行焊接，焊接工艺参数为：对缺陷补焊点及其两侧进行预热，预热温度为150-200℃，焊接电流为96-143A，采用氩气作为保护气体，气体流量为8-15L/min。
本发明的有益效果：提供一种在线消除核电站大型耐热钢异形焊接接头缺陷的方法，通过在线对焊缝进行检测，获得缺陷信息，根据耐热钢异形焊接接头缺陷特点和应力情况，对缺陷类型分类，制定并执行针对性的在线维修补焊工艺方法，有效消除相控阵检测不合格、硬度超标等缺陷，将被动治理转变为主动管理；彻底改变了以往“失效-抢修”的被动局面，实现对大型耐热钢异形焊接接头缺陷的主动管理，降低因突发大型耐热钢异形焊接接头缺陷泄漏问题而导致机组减载或停机的发生概率，提高设备可靠性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明的在线消除核电站大型耐热钢异形焊接接头缺陷的方法的流程图；
图2是本发明中热电偶的布置方式结构示意图；
图3是本发明中加热片、保温棉的布置方式的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。
术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置是基于附图所示的方位或位置。
术语“轴向”、“径向”是以整个装置或部件的长度方向为“轴向”，垂直于轴向的方向为“径向”。
术语“第一”、“第二”等仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
上述术语仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。
如图1所示，一种在线消除核电站大型耐热钢异形焊接接头缺陷的方法，包括以下步骤：
S1焊缝检测：对焊缝进行磁粉检测、相控阵检测和硬度检测，查找缺陷位置，对缺陷位置进行定位，并根据焊接标准获得缺陷信息；
S2、缺陷分类：将缺陷信息分类，第一种缺陷为硬度超标、相控阵检测不合格；第二类缺陷为硬度合格、相控阵检测不合格；第三类缺陷为硬度超标格、相控阵检测合格；
S3、维修：对第一类缺陷在线进行同种材质补焊以及焊后进行热处理；对第二类缺陷在线进行免热处理焊接；对第三类缺陷在线进行热处理；
S4、检测：对修补焊缝进行磁粉检测、相控阵检测和硬度检测以确定修复，若存在缺陷，继续步骤S3。
本发明通过在线对焊缝进行检测，获得缺陷信息，根据耐热钢异形焊接接头缺陷特点和应力情况，对缺陷类型分类，制定并执行针对性的在线维修补焊工艺方法，有效消除相控阵检测不合格、硬度超标等缺陷，将被动治理转变为主动管理；彻底改变了以往“失效-抢修”的被动局面，实现对大型耐热钢异形焊接接头缺陷的主动管理，降低因突发大型耐热钢异形焊接接头缺陷泄漏问题而导致机组减载或停机的发生概率，提高设备可靠性。
磁粉检测包括以下子步骤：S11、预处理：在焊缝表面进行杂质、锈斑、毛刺、油污等清理，避免一些外来物影响检测灵敏性；S12、喷液、充磁：喷洒磁悬液，喷洒磁悬液的同时进行充磁，将焊缝中心及母管管道表面磁化；S13、磁痕观察、记录与缺陷评定：对磁化后的焊缝及母管进行磁痕观察和评定，对磁痕进行定位，记录检测结果，进行缺陷评级，最后退磁。磁粉检测重点关注裂纹缺陷，尤其是经过热处理后的裂纹缺陷，检测标准可按照NB/T47013-2015标准执行，合格级别为I级，若检测结果处于标准内，则表示异性焊接接头的磁粉检测合格；若检测结果超出标准，则表示异性焊接接头磁粉检测不合格，存在裂纹缺陷；其中执行标准为拟定的执行标准，实际应用中还可执行其他国家标准，甚至是企业标准，根据实际情况选择执行标准。
相控阵检测检测为：利用相控阵探头发出的纵波从焊接接头沿长度方向查扫以检测焊缝内部，得到相控阵成像的影像；相控阵检测重点关注裂纹缺陷，尤其是经过热处理后的裂纹缺陷，其按照DL/T1718-2017标准进行检测，合格级别为I级，若检测结果超出这个标准，则为相控阵检测不合格；其中执行标准为拟定的执行标准，实际应用中还可执行其他国家标准，甚至是企业标准，根据实际情况选择执行标准。
硬度检测为对焊缝外表面硬度进行检测，硬度检测重点关注异性焊接接头的硬度值，尤其是经过热处理后的硬度值，按照DL/T1118-2009标准检测，焊接接头的合金总含量为3％-10％，若布氏硬度值为≤270HB，则表示异性焊接接头的硬度合格；若布氏硬度指＞270HB，则表示异性焊接接头硬度检测不合格，缺陷类型为硬度超标；其中执行标准为拟定的执行标准，实际应用中还可执行其他国家标准，甚至是企业标准，根据实际情况选择执行标准。
第一种实施方式：对焊缝中心进行检测，检测结果为第一类缺陷，即为检测结果为硬度超标、相控阵检测不合格，在线进行同种材质补焊以及焊后进行热处理，使用同材质材料进行补焊以消除相控阵检测不合格的缺陷，补焊后立即进行热处理以消除硬度超标的缺陷，焊缝经过热处理后可降低硬度。
同种材质补焊包括以下步骤：S311、预处理：对焊缝外表面进行清理，去除杂质，避免外来杂质影响焊接效果；S312、焊接：选用同材质焊丝，采用氩弧焊或者手工电弧焊进行焊接，如采用氩弧焊焊接时选用ER90S-G焊丝，又或者采用手工电弧焊焊接时选用E9015-B3焊丝；其中，氩弧焊的焊接工艺参数为：对缺陷补焊点及其两侧进行预热，使预热温度达到150-250℃，焊接电流极性为直流正接，焊接电流为96-140A，采用氩气作为保护气体，气体流量为6-12L/min；另外，手工电弧焊的焊接工艺参数为：对缺陷补焊点及其两端母管进行预热，预热温度为250-350℃，焊接电流极性为直流反接，焊接电流为80-130A，采用氩气作为保护气体，气体流量为6-12L/min。
如图3所示，焊接后立即对焊缝100及母管管道200进行热处理，具体如下：采用加热片20、保温棉10对焊缝100及母管管道200进行加热、保温，以降低焊缝100处的硬度；其中，加热片20、保温棉10的布置方式为：加热片20为整体结构，加热片20整体布置于母管管道200的外表面，加热片20与母管管道200的外表面相贴合，加热片20发热给母管管道200及焊缝100中心升温，加热片20以焊缝100为中心对称设置于母管管道200外表面；保温棉10以焊缝100为中心对称设置于母管管道200内表面，保温棉10给母管管道200及焊缝100中心保温，优选加热片20、保温棉10的各处厚度保持一致，进一步保障加热温度的均匀性、母管管道200各处的温度变化一致性；其中，母管管道200内表面设置的保温棉10距离焊缝100中心200-290mm，可为200mm、220mm、250mm、270mm或290mm，具体不做限定，母管管道200外表面设置的加热片20距离焊缝100中心400-500mm，可为400mm、420mm、450mm、470mm或500mm，具体不做限定，同时在焊缝100中心位置及母管管道200上布置热电偶，热电偶包括若干个控温热电偶和若干个监测热电偶，热电偶起着辅助加热、分区控温的作用，热电偶布置方式为：控温热电偶对称设置于焊缝100中心及母管管道200上，监测热电偶反向对称设置于的母管管道200上；如图2所示，热电偶包括10个控温热电偶和2个监测热电偶，10个控温热电偶分成5组控温热电偶组，一组控温热电偶组反向对称设置于焊缝100中心(1、2)，三组控温热电偶分别对称设置于母管管道200上下(3和5、4和6)或前后(7，与之对称的另一控温热电偶设置于母管管道200背面，图中未视出)，最后一组控温热电偶组反向对称设置于角焊缝上(9，与之对称的另一控温热电偶设置于角焊缝的背面，图中未视出)，2个监测热电偶以焊缝100中心线为对称轴对称布置于母管管道200上(11、12)，在一具体实施例中两个监测热电偶距离焊缝100中心线50mm处设置；在一具体实施例中，母管管道200内表面的保温棉10距离焊缝100中心245mm设置，母管管道200外表面的加热片20距离焊缝100中心450mm设置；在热处理过程中，加热片20、热电偶共同作用，加热及监控焊缝中心100及母管管道200的加热温度，使热处理温度升温速率≤205℃/h，最终使加热温度至735±15℃，达到加热温度后保温0.5-1.5h，然后在覆盖保温条件下焊缝缓冷至室温，降温速度≤205℃/h；焊后48h对修补焊缝进行磁粉检测、相控阵检测和硬度检测以确定修复，若仍存在缺陷，继续进行同材质补焊和/焊后进行热处理，直至检测结果合格。
第二种实施方式：对焊缝中心进行检测，检测结果为第二类缺陷，即为硬度合格、相控阵检测不合格，此时在线进行免热处理焊接，免热处理焊接包括以下步骤：S321、预处理：对焊缝外表面进行清理，去除杂质；S322、焊接：选用镍基合金焊丝，如选用ERNiCr-3焊丝，采用氩弧焊进行焊接，对缺陷补焊点及其两侧进行预热，使预热温度至150-200℃，采用直流正接电流进行焊接，焊接电流为96-143A，采用氩气作为保护气体，气体流量为8-15L/min；对修补焊缝进行磁粉检测、相控阵检测和硬度检测以确定修复，若存在缺陷，继续上述操作，直至检测结果合格；因为第二类缺陷的焊接接头的硬度是合格的，采用免热处理焊接，可有效避免耐热钢材料经多次焊后热处理后出现材料性能下降的情况。
第三种实施方式：对焊缝中心进行检测，检测结果为第三类缺陷，即为硬度超标格、相控阵检测合格，此时直接采用第一种实施方式中的热处理步骤，在此不再赘述。
通过以下具体应用实例对本发明进一步解释说明：
该方法已在电站的大修中进行了应用，检查30个大型耐热钢异形焊接接头发现12处超标缺陷。其中第一类缺陷有6个，第二类缺陷有3个，第三类缺陷有3个。分别采用以下三类处理：
实施例1，针对第一类缺陷处理步骤如下：对焊缝外表面进行清理，去除杂质；对缺陷补焊点及其两侧进行预热，使预热温度达到150℃，选用ER90S-G焊丝采用氩弧焊对焊缝进行焊接，焊接电流极性为直流正接，焊接电流为96A，采用氩气作为保护气体，气体流量为6L/min，焊接后立即对焊缝及母管管道进行热处理，分别采用加热片、保温棉贴附在焊缝附近的母管管道的外表面、内表面，保温棉距离焊缝中心200mm设置，加热片距离焊缝中心400mm设置，对进行焊缝与母管管道进行加热、保温；同时在焊缝中心位置及母管管道上布置10个控温热电偶、2个监测热电偶，两个监测热电偶距离焊缝100中心线50mm处设置，10个控温热电偶分成5组控温热电偶组，一组控温热电偶组反向对称设置于焊缝中心，三组控温热电偶分别对称设置于母管管道上下或前后，一控温热电偶设置于母管管道背面，最后一组控温热电偶组反向对称设置于角焊缝上，热电偶起着辅助加热、分区控温的作用，使温度升温速率205℃/h，最终使加热温度至720℃，保温1h，然后在覆盖保温条件下焊缝缓冷至室温，使降温速度为205℃/h；焊后48h对修补焊缝进行磁粉检测、相控阵检测和硬度检测。
实施例2，针对第一类缺陷处理步骤如下：对焊缝外表面进行清理，去除杂质；对缺陷补焊点及其两侧进行预热，使预热温度达到200℃，选用ER90S-G焊丝采用氩弧焊对焊缝进行焊接，焊接电流极性为直流正接，焊接电流为125A，采用氩气作为保护气体，气体流量为9L/min，焊接后立即对焊缝及母管管道进行热处理，分别采用加热片、保温棉贴附在焊缝附近的母管管道外表面、内表面，保温棉距离焊缝中心290mm设置，加热片距离焊缝中心450mm设置，对进行焊缝与母管管道进行加热、保温；同时在焊缝中心位置及母管管道上布置10个控温热电偶、2个监测热电偶，两个监测热电偶距离焊缝100中心线50mm处设置，10个控温热电偶分成5组控温热电偶组，一组控温热电偶组反向对称设置于焊缝中心，三组控温热电偶分别对称设置于母管管道上下或前后，一控温热电偶设置于母管管道背面，最后一组控温热电偶组反向对称设置于角焊缝上，使温度升温速率150℃/h，最终使加热温度至750℃，保温1h，然后在覆盖保温条件下焊缝缓冷至室温，使降温速度为180℃/h；焊后48h对修补焊缝进行磁粉检测、相控阵检测和硬度检测。
实施例3，针对第一类缺陷处理步骤如下：对焊缝外表面进行清理，去除杂质；对缺陷补焊点及其两侧进行预热，使预热温度达到250℃，选用ER90S-G焊丝采用氩弧焊对焊缝进行焊接，焊接电流极性为直流正接，焊接电流为140A，采用氩气作为保护气体，气体流量为12L/min，焊接后立即对焊缝及母管管道进行热处理，分别采用加热片、保温棉贴附在焊缝附近的母管管道外表面、内表面，保温棉距离焊缝中心250mm设置，加热片距离焊缝中心500mm设置，对进行焊缝与母管管道进行加热、保温；同时在焊缝中心位置及母管管道上布置10个控温热电偶、2个监测热电偶，2个监测热电偶距离焊缝100中心线40mm处设置，10个控温热电偶分成5组控温热电偶组，一组控温热电偶组反向对称设置于焊缝中心，三组控温热电偶分别对称设置于母管管道上下或前后，一控温热电偶设置于母管管道背面，最后一组控温热电偶组反向对称设置于角焊缝上，使温度升温速率101℃/h，最终使加热温度至735℃，保温1h，然后在覆盖保温条件下焊缝缓冷至室温，使降温速度为120℃/h；焊后48h对修补焊缝进行磁粉检测、相控阵检测和硬度检测。
实施例4，针对第一类缺陷处理步骤如下：对焊缝外表面进行清理，去除杂质；对缺陷补焊点及其两侧进行预热，使预热温度达到250℃，选用E9015-B3焊丝采用手工电弧焊对焊缝进行焊接，焊接电流极性为直流反接，焊接电流为80A，采用氩气作为保护气体，气体流量为12L/min，焊接后立即对焊缝及母管管道进行热处理，分别采用加热片、保温棉贴附在焊缝附近的母管管道外表面、内表面，保温棉距离焊缝中心250mm设置，加热片距离焊缝中心500mm设置，对进行焊缝与母管管道进行加热、保温；同时在焊缝中心位置及母管管道上布置10个控温热电偶、2个监测热电偶，2个监测热电偶距离焊缝100中心线40mm处设置，10个控温热电偶分成5组控温热电偶组，一组控温热电偶组反向对称设置于焊缝中心，三组控温热电偶分别对称设置于母管管道上下或前后，一控温热电偶设置于母管管道背面，最后一组控温热电偶组反向对称设置于角焊缝上，使温度升温速率165℃/h，最终使加热温度至740℃，保温1h，然后在覆盖保温条件下焊缝缓冷至室温，使降温速度为170℃/h；焊后48h对修补焊缝进行磁粉检测、相控阵检测和硬度检测。
实施例5，针对第一类缺陷处理步骤如下：对焊缝外表面进行清理，去除杂质；对缺陷补焊点及其两侧进行预热，使预热温度达到300℃，选用E9015-B3焊丝采用手工电弧焊对焊缝进行焊接，焊接电流极性为直流反接，焊接电流为105A，采用氩气作为保护气体，气体流量为10L/min，焊接后立即对焊缝及母管管道进行热处理，分别采用加热片、保温棉贴附在焊缝附近的母管管道外表面、内表面，保温棉距离焊缝中心240mm设置，加热片距离焊缝中心450mm设置，对进行焊缝与母管管道进行加热、保温；同时在焊缝中心位置及母管管道上布置10个控温热电偶、2个监测热电偶，2个监测热电偶距离焊缝100中心线40mm处设置，10个控温热电偶分成5组控温热电偶组，一组控温热电偶组反向对称设置于焊缝中心，三组控温热电偶分别对称设置于母管管道上下或前后，一控温热电偶设置于母管管道背面，最后一组控温热电偶组反向对称设置于角焊缝上，使温度升温速率200℃/h，最终使加热温度至720℃，保温1.5h，然后在覆盖保温条件下焊缝缓冷至室温，使降温速度为150℃/h；焊后48h对修补焊缝进行磁粉检测、相控阵检测和硬度检测。
实施例6，针对第一类缺陷处理步骤如下：对焊缝外表面进行清理，去除杂质；对缺陷补焊点及其两侧进行预热，使预热温度达到350℃，选用E9015-B3焊丝采用手工电弧焊对焊缝进行焊接，焊接电流极性为直流反接，焊接电流为130A，采用氩气作为保护气体，气体流量为12L/min，焊接后立即对焊缝及母管管道进行热处理，分别采用加热片、保温棉贴附在焊缝附近的母管管道外表面、内表面，保温棉距离焊缝中心285mm设置，加热片距离焊缝中心420mm设置，对进行焊缝与母管管道进行加热、保温；同时在焊缝中心位置及母管管道上布置10个控温热电偶、2个监测热电偶，2个监测热电偶距离焊缝100中心线40mm处设置，10个控温热电偶分成5组控温热电偶组，一组控温热电偶组反向对称设置于焊缝中心，三组控温热电偶分别对称设置于母管管道上下或前后，一控温热电偶设置于母管管道背面，最后一组控温热电偶组反向对称设置于角焊缝上，使温度升温速率200℃/h，最终使加热温度至725℃，保温0.5h，然后在覆盖保温条件下焊缝缓冷至室温，使降温速度为130℃/h；焊后48h对修补焊缝进行磁粉检测、相控阵检测和硬度检测。
实施例7，针对第二类缺陷处理步骤如下：对焊缝外表面进行清理，去除杂质；选用ERNiCr-3焊丝，采用氩弧焊进行焊接，对缺陷补焊点及其两侧进行预热，使预热温度至150℃，采用直流正接电流进行焊接，焊接电流为96A，采用氩气作为保护气体，气体流量为8L/min；焊后48h对修补焊缝进行磁粉检测、相控阵检测和硬度检测。
实施例8，针对第二类缺陷处理步骤如下：对焊缝外表面进行清理，去除杂质；选用ERNiCr-3焊丝，采用氩弧焊进行焊接，对缺陷补焊点及其两侧进行预热，使预热温度至175℃，采用直流正接电流进行焊接，焊接电流为120A，采用氩气作为保护气体，气体流量为12L/min；焊后48h对修补焊缝进行磁粉检测、相控阵检测和硬度检测。
实施例9，针对第二类缺陷处理步骤如下：对焊缝外表面进行清理，去除杂质；选用ERNiCr-3焊丝，采用氩弧焊进行焊接，对缺陷补焊点及其两侧进行预热，使预热温度至200℃，采用直流正接电流进行焊接，焊接电流为143A，采用氩气作为保护气体，气体流量为15L/min；焊后48h对修补焊缝进行磁粉检测、相控阵检测和硬度检测。
实施例10，针对第三类缺陷处理步骤如下：直接对焊缝及母管管道进行热处理，分别采用加热片、保温棉贴附在焊缝附近的母管管道的外表面、内表面，保温棉距离焊缝中心200mm设置，加热片距离焊缝中心400mm设置，对进行焊缝与母管管道进行加热、保温；同时在焊缝中心位置及母管管道上布置10个控温热电偶、2个监测热电偶，两个监测热电偶距离焊缝100中心线50mm处设置，10个控温热电偶分成5组控温热电偶组，一组控温热电偶组反向对称设置于焊缝中心，三组控温热电偶分别对称设置于母管管道上下或前后，一控温热电偶设置于母管管道背面，最后一组控温热电偶组反向对称设置于角焊缝上，热电偶起着辅助加热、分区控温的作用，使温度升温速率205℃/h，最终使加热温度至720℃，保温1h，然后在覆盖保温条件下焊缝缓冷至室温，使降温速度为205℃/h；热处理48h对修补焊缝进行磁粉检测、相控阵检测和硬度检测。
实施例11，针对第三类缺陷处理步骤如下：对焊缝及母管管道进行热处理，分别采用加热片、保温棉贴附在焊缝附近的母管管道外表面、内表面，保温棉距离焊缝中心290mm设置，加热片距离焊缝中心450mm设置，对进行焊缝与母管管道进行加热、保温；同时在焊缝中心位置及母管管道上布置10个控温热电偶、2个监测热电偶，两个监测热电偶距离焊缝100中心线50mm处设置，10个控温热电偶分成5组控温热电偶组，一组控温热电偶组反向对称设置于焊缝中心，三组控温热电偶分别对称设置于母管管道上下或前后，一控温热电偶设置于母管管道背面，最后一组控温热电偶组反向对称设置于角焊缝上，使温度升温速率150℃/h，最终使加热温度至735℃，保温1h，然后在覆盖保温条件下焊缝缓冷至室温，使降温速度为180℃/h；热处理后48h对修补焊缝进行磁粉检测、相控阵检测和硬度检测。
实施例12，针对第三类缺陷处理步骤如下：直接对焊缝及母管管道进行热处理，分别采用加热片、保温棉贴附在焊缝附近的母管管道外表面、内表面，保温棉距离焊缝中心250mm设置，加热片距离焊缝中心500mm设置，对进行焊缝与母管管道进行加热、保温；同时在焊缝中心位置及母管管道上布置10个控温热电偶、2个监测热电偶，2个监测热电偶距离焊缝100中心线40mm处设置，10个控温热电偶分成5组控温热电偶组，一组控温热电偶组反向对称设置于焊缝中心，三组控温热电偶分别对称设置于母管管道上下或前后，一控温热电偶设置于母管管道背面，最后一组控温热电偶组反向对称设置于角焊缝上，使温度升温速率101℃/h，最终使加热温度至750℃，保温1h，然后在覆盖保温条件下焊缝缓冷至室温，使降温速度为120℃/h；焊后48h对修补焊缝进行磁粉检测、相控阵检测和硬度检测。
具体实施例的检测结果见下表：
表1.实施例1-12修复后的焊缝检测结果
由检测结果可知，经过本发明的处理方法处理过的缺陷焊头，均检测合格，说明在线消除焊接接头的方法是有效的，保证了大型耐热钢异形焊接接头的安全运行，彻底改变了以往“失效-抢修”的被动局面，实现对大型耐热钢异形焊接接头缺陷的主动管理，降低临时处理大型耐热钢异形焊接接头缺陷泄漏问题而导致机组减载或停机的发生概率，提高设备可靠性。
Claims (8)
1.一种在线消除核电站大型耐热钢异形焊接接头缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、焊缝检测：对焊缝进行磁粉检测、相控阵检测和硬度检测，查找缺陷位置并根据焊接标准获得缺陷信息；
S2、缺陷分类：将缺陷信息分类，第一类缺陷为硬度超标、相控阵检测不合格；第二类缺陷为硬度合格、相控阵检测不合格；第三类缺陷为硬度超标格、相控阵检测合格；
S3、维修：对第一类缺陷在线进行同种材质补焊以及焊后进行热处理；对第二类缺陷在线进行免热处理焊接；对第三类缺陷在线进行热处理；
其中，所述同种材质补焊包括以下步骤：
S311、预处理：对焊缝外表面进行清理，去除杂质；
S312、焊接：选用同材质焊丝，采用氩弧焊或者手工电弧焊进行焊接，氩弧焊的焊接工艺参数为：对缺陷补焊点及其两侧进行预热，预热温度为150-250℃，焊接电流为96-140A，采用氩气作为保护气体，气体流量为6-12L/min；手工电弧焊的焊接工艺参数为：对缺陷补焊点及其两侧进行预热，预热温度为250-350℃，焊接电流为80-130A，采用氩气作为保护气体，气体流量为6-12L/min；
所述热处理为采用加热片、保温棉对焊缝中心及母管管道进行加热、保温，同时在焊缝中心位置及母管管道上布置热电偶，监控热处理温度，使热处理温度升温速率≤205℃/h，至加热温度735±15℃，保温0.5-1.5h，然后在覆盖保温条件下焊缝缓冷至室温，降温速度≤205℃/h；
S4、检测：对修补焊缝进行磁粉检测、相控阵检测和硬度检测以确定修复，若存在缺陷，继续步骤S3。
2.根据权利要求1所述的在线消除核电站大型耐热钢异形焊接接头缺陷的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述磁粉检测包括以下子步骤：
S11、预处理：在焊缝表面进行杂质、锈斑、毛刺、油污等清理；
S12、喷液、充磁：喷洒磁悬液，喷洒磁悬液的同时进行充磁，将焊缝中心及母管管道表面磁化；
S13、磁痕观察、记录与缺陷评定：对磁化后的焊缝及母管进行磁痕观察和评定，记录检测结果，进行缺陷评级，最后退磁。
3.根据权利要求1所述的在线消除核电站大型耐热钢异形焊接接头缺陷的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述相控阵检测检测为：利用相控阵探头发出的纵波从焊接接头沿长度方向查扫以检测焊缝内部，得到相控阵成像的影像。
4.根据权利要求1所述的在线消除核电站大型耐热钢异形焊接接头缺陷的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述硬度检测为对焊缝外表面硬度进行检测。
5.根据权利要求1所述的在线消除核电站大型耐热钢异形焊接接头缺陷的方法，其特征在于，在步骤S3中，所述加热片、保温棉的布置方式为：加热片为整体结构，加热片以焊缝为中心对称设置于母管管道外表面；保温棉以焊缝为中心对称设置于母管管道内表面。
6.根据权利要求5所述的在线消除核电站大型耐热钢异形焊接接头缺陷的方法，其特征在于，母管管道内表面设置的保温棉距离焊缝中心200-290mm，母管管道外表面设置的加热片距离焊缝中心400-500mm。
7.根据权利要求1所述的在线消除核电站大型耐热钢异形焊接接头缺陷的方法，其特征在于，在步骤S3中，所述热电偶布置方式为：所述热电偶包括若干个控温热电偶和若干个监测热电偶，控温热电偶对称设置于焊缝中心及母管管道上，监测热电偶以焊缝中心线为对称轴对称设置于母管管道上。
8.根据权利要求1所述的在线消除核电站大型耐热钢异形焊接接头缺陷的方法，其特征在于，在步骤S3中，所述免热处理焊接包括以下步骤：
S321、预处理：对焊缝外表面进行清理，去除杂质；
S322、焊接：选用镍基合金焊丝，采用氩弧焊进行焊接，焊接工艺参数为：对缺陷补焊点及其两侧进行预热，预热温度为150-200℃，焊接电流为96-143A，采用氩气作为保护气体，气体流量为8-15L/min。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |