恰希玛核电工程安全壳筒体钢衬里的埋弧自动焊焊接质量控制_图文

1、第卷第期核动力工程年月文章编号：（）恰希玛核电工程安全壳筒体钢衬里的埋弧自动焊焊接质量控制马新朝（中国核工业第四研究设计院四达建设监理公司，石家庄。）摘要：介绍了巴基斯坦恰希玛核电工程（）安全壳钢衬里筒体的基本状况，分析了埋弧自动焊产生终端裂纹的原因。防止埋弧自动焊产生终端裂纹，匹配主要工艺参数是消除焊缝宽度窄而余高大的基本控制方法。正确选择焊剂的颗粒度并合理回收使用焊剂是减小气孔及焊缝表面压气坑缺陷的重要途径，通过二次切割可减小翘曲等波浪变形现象。关键词：恰希玛核电工程；安全壳；筒体钢衬里；埋弧自动焊；质量控制中图分类号：文献标识码：前言巴基斯坦属亚热带沙漠气候，在此环境下的焊接施工，要根据

2、其气候特点制定相应的焊接施工措施。巴核工程安全壳筒体钢衬里属于核一级物项分类控制范围内的构件，因而，控制其焊接质量及安装质量至关重要。按。其中，底标高为一，顶标高。以厚度（艿）为，高的钢板拼焊而成。共分层：第一层高度为，第四层，第五层，第二、三、六、七、八、十层均为，第九层。除第九层外，其余各层各有块壁板，×规则号及核安法的规定，必须制定相应的技术规范、验收准则，承包商应建立健全完整的施工方案和工作程序，因而对于其特殊工艺（焊接、热处理、）均要制定相关的技术和工艺措施，并进行分级管理与施工，保证其制作、安装质量。为了做好安全壳制作，并固定成熟的核电生产安装工艺，提高技术进步，对于钢衬

3、里的制作采取了专项焊接工艺评定，通过钢板埋弧自动焊（）焊接试制、相关检测合格后，制定合理的生产工艺投入生产，针对容易出现问题的方面设立关键控制点，建立专项检查试验计划（），加大对职工的培训力度，确保其生产过程符合规则及核安全法规关于核电厂和其他核设施安全的质量保证要求。主要拼焊尺寸为××，。第九层有块壁板，拼焊尺。筒壁上有贯穿，最小为；寸为件件，其最大加工直径为，最长件为，最短件为材质主要为、。焊接作业主要在车间完成，采用埋弧自动焊（）。贯穿件开孔与套管安装在施工现场进行。焊接材料选用的，点固拼板及引弧隐弧板时用，的焊条。焊剂烘培温度：，保温取。；焊条烘培温度：，保温，随用

4、随工艺参数的匹配焊接工艺工程安全壳钢衬里简体基本状况保证埋弧焊焊缝质量的主要措施是寻求焊接电流、焊接电压及焊接速度的最佳匹配。工程安全壳筒体钢衬里简体直径为收稿日期：；修回日期：核动力工程！焊剂的化学成分决定了埋弧焊中电弧弧柱的电位梯度，因而，焊剂的选择也决定了焊丝的熔化速度。焊接电流、电压与焊接速度存在一定的关系，可由式（）确定。，¨一屯（）式中，为焊丝熔化速度；岛为熔化速度随电流变化的系数，（），其值取决于焊丝电阻率、直径、伸出长度及电流的大小；为焊接电流，；屯为熔化速度随电压变化的系数，（），其值取决于弧柱电位梯度及电弧弧长的大小；为焊接电压，。其关系匹配现象可经实际测量得出（

5、图）。由图可知，焊丝的熔化速度随电流增加而增加，其关系为非线性的，在小范围内可近视为线性关系；电弧电压增加时，焊丝的熔化速度减小；焊丝伸出长度增大时，焊丝的熔化速度增大；当焊丝直径和伸出长度确定后，熔化速度可以取决于焊接电流及焊接电弧电压的变化。量焊接速度焊接电压的关系星一焊接速度樨接电流的关系图焊接工艺参数匹配实测曲线焊接工艺参数决定焊缝的熔合比、成型系数及增厚系数，直接决定焊缝的成型。图则给出了其内在的客观联系。焊缝的熔合比，可由如下式反映：堆焊接头型坡口接头型坡口接头图不同情况下焊缝的成型系数、增厚系数及熔合比示意图，熔合比：刖形状系数：增厚系数：煳口上述各式中，为母材熔化的横截面积，蚴

6、；取值大于；增厚系数一般取。焊接工艺的确定根据实际测量，焊缝宽度。，焊接熔深辟，。经过计算，增根据形状系数的特征，结合焊接工艺评定情表焊接工艺参数焊接焊接焊丝伸出层数坡口加。长度正面背面厢为填充金属熔敷的横截面积，；日为焊缝熔深，蚴；为焊缝宽度，；形状系数通常厚系数助。，形状系数为。况，选择主要焊接工艺参数，经焊接工艺评定确定合适的电流及电压（表）。马新朝：恰希玛核电工程安全壳简体钢衬里的埋弧自动焊焊接质最控制预防焊接缺陷的措施预防重大焊接缺陷的措施终端结晶裂纹的预防产生终端结晶裂纹的机理在安全壳钢衬里筒壁的第三层板的第三块及第五层板的第四块时，焊缝终端产生了结晶裂纹，并有向两侧延伸的倾向，长

7、度为及。壁板也出现了这种裂纹。壁板在距离焊缝终端处，壁板出现在距离焊缝终端处，均位于长缝与短缝相交处（即丁字接头处），位置位于短焊缝的终端（图）。图焊缝出现终端裂纹的典型不范产生终端结晶裂纹的原因是：单面焊的终端裂纹是典型的由于受拉伸张力的作用而产生的结晶裂纹（图）。由于焊接热循环不均匀性、拘束等原因的影响，随着焊接过程的进行，当电弧向着拼板的末端移动时，由于焊接产生的高温使终端部位的焊缝附近沿焊缝方向热胀。此时，方向的热膨胀使焊接件发生翘曲（向着焊接热输入的反方向，即向着焊接面进行翘曲），并在末端方向发生回转变形（图）。由于整个装配间隙小（）而均匀，在焊缝的最后一个定位焊点熔化前，这个回转形

8、受定位焊所拘束，并在该定位焊点产生巨大的引裂力。当电弧通过该定位焊点时，使拘束释放，同时发生急剧的张开变形。这种张开变形会在熔池后面刚刚形成的脆弱的焊缝初凝区产生张开力，从而使焊缝产生终端裂纹。此终端裂纹常发生在距离焊缝端部的附近，裂纹长度大约在范围内（图）。预防措施在引弧熄弧端焊上和拼板相同坡口的带缝隙的弹性熄弧板。这种引弧熄弧板对焊接弧有弹性拘束作用，缓和终端的急剧回转焊接裂纹的产生机理焊接裂纹的位置图终端结晶裂纹的产生原理位置变形，从而抑制产品产生终端裂纹。弹性熄弧板的拘束作用和尺寸有关，熄弧板两缝之间的部分越窄，缝隙越短，则熄弧板产生的弹性与拘束力越大，尺寸一般在一之间。在拼板的终端部

9、位进行火焰加热，也可消除单面焊终端裂纹。在焊缝成型期间，应避免焊接完工后就清除焊渣，要等焊缝冷却至室温后再清除，以延长如及五的持续时间，以利于焊缝的正常成型；不能翻动拼焊钢板，以免由于外力而使焊缝拉裂或撕裂。未熔透的防止埋弧自动焊的重大焊接缺陷之一为未焊透。产生原因是焊接速度过快或焊接电流较小。在实际生产过程中，应严格控制焊接电流与电压的匹配，按焊接工艺参数进行；在工艺参数要求的范围内可适当增加焊接电流，绕，以免网线电压不稳引起焊接电流的波动，减小焊接电流对焊接质量的影响。对于未焊透的返修，要按其射线的特征制定合理的返修工艺。如果未焊透的底片特征呈断续显示，则要对整条焊缝进行返修；如果是局部的

10、条型显示，则局部返修。在返修前要注意缺陷的准确定位，一定在挖除缺陷后实施返修。 保证熔透；在使用焊接电缆时，要保证电缆不盘返修可采用或焊条手工电弧焊（）方法核动力程进行。常见缺陷的防止气孔由于巴基斯坦处于沙漠氛围中，沙尘暴的自然现象较为频繁，雷雨天气较多，凡下雨都伴有大风，因而在焊接生产车间往往有雨水浸泡、钢材表面有积水现象，在焊接过程中如果表面处理不细心，焊缝中往往有气孔缺陷产生。通常，该气孔间断性或连续性出现（焊缝的底片特征反映）。防止产生气孔的方法主要有：焊缝焊接前热烘焊接坡口，去除水分；选定合理的焊剂，控制焊剂的烘干使用情况。在工程钢板的焊接过程中，为保证其焊接强度及生产周期，按使用的

11、焊接工艺评定，选择易于脱渣的烧结焊剂。其成分为：一的；一的；一的。的，图焊缝宽度窄而余高大的焊缝表面，焊接工艺中个主要参数不匹配。控制措施如下：调整工艺参数范围内的电压；控制焊接速度；控制焊接电流。在不增大焊接线能量的情况下，减小焊接速度，也是解决此不良现象的一种思路。实际焊接块板的结果表明，这种思路是正确的。局部的不平滑现象，可用磨光机打磨至圆滑过渡。但值得注意的是，焊接时一定得保证焊接速度的稳定，否则，会产生焊缝宽度不均匀的现象。含量较高，有较强的抗气孔能力，有助于防止产生氢气孑；氟化钙含量高，则高温下熔渣粘度低，有利于熔池中的气体逸出；而脱氧剂能镇静熔池，防止产生气孔；对少量的铁锈及高温

12、氧化膜不敏感，因而产生缺陷的机率减小。焊接表面缺陷钢衬里壁板的焊缝表面缺陷主要是表面凹坑。焊接时，注意选择颗粒度大的焊剂，使用并将回收的焊剂用自制的目筛子重复筛选，去除粉状焊剂，保留施焊的焊剂粒度在范围内。按焊接工艺进行焊接，可减小并消除焊缝表面的局部凹坑压气现象。经过块钢板的焊接追踪检验，焊缝外观良好，一次合格率为。焊接电流决定熔深的大小，电压决定焊缝的宽度，焊接工艺参数一旦确定，其形状也基本确定了。然而，在实际生产中，由于各种因素的变化引起焊接工艺参数在一定的范围内发生波动，常会产生焊缝宽度不足而余高增大的现象（图）。这种现象在检查时已经发现。但经倍放大镜下观察，无缺陷，只是焊趾明显；对焊

13、缝做检查时，整条焊缝的焊趾突出，没有与母材圆滑过渡（焊趾过渡不平滑）。按技术条件及检验标准判断，焊缝宽度、焊缝余高均在合格范围内。后经检查，无任何缺陷，而、检查为不合格。通过对焊接表面缺陷的分析可知，造成焊缝成型不良，焊接速度偏大的主要原因是焊接变形的防止焊接次序在将，×及、及、及钢板与钢板焊接时，按先短后长的次序进行焊接，即先焊的拼缝，再焊焊缝及长焊缝，最后焊接在拼焊宽度为的通长焊缝。的钢板、时，在焊缝两端范围内出现翘起现象。防止措施采用压板整形处理。由于焊接过程中，焊接变形总是向着热源的方向发生和发展，因而，可在焊接的一侧均匀放置压块，一方面压平了钢板，保证了焊缝的平直，另一方面

14、又防止了焊接变形。在组对坡口时，可将带有缝隙的引弧收弧板固定在焊接钢性平台上，但不能将拼焊板的坡口处与焊接操作平台点焊死。上述两种措施完毕后实施焊接，则可防止此现象。由于拼板的面积比较大，且板又薄，在拼焊完毕后容易发生波浪变形，但由于拼焊焊缝少，其变形不明显，所以对波浪变形的控制主要通过马新朝：恰希玛核电工程安伞壳筒体钢衬里的埋弧自动焊焊接质量控制二次火焰切割，释放应力来解决。其余所有的焊缝均未出现气孔。（）焊接工艺参数范围内的合理匹配及局部的打磨修磨，可以大大减小钢衬里壁板内表面焊缝在检查过程中的伪缺陷，保证了焊缝的焊接质量。效果（）注意焊剂的颗粒度选择，将回收的焊剂用自制的目筛子进行焊剂的

15、重复筛选，去除粉状焊剂，保留施焊的焊剂粒度在，缝表面的局部凹坑压气现象。（）引弧熄弧板的拼缝组对与点固，使得拼焊的钢板焊缝减小了出现焊接裂纹的机率，在拼焊的焊缝中仅出现次终端裂纹，控制措施良好。（）焊接前，焊接坡口的清洁度（清除灰尘及沙尘）是保证焊接坡口的平整度的前提条件。（）焊接前坡口两侧范围内的气体火焰烘烤去除残留在缝隙及钢板底部的水蒸气是减小气孑的必要措施，除第一层的第块板在焊接过程中出现断续气孔（两张底片反映），范围内，按焊接工艺进行焊接，可减小并消除焊结论（）消除焊缝宽度窄而余高大的基本控制方法是匹配主要工艺参数。（）正确选择焊剂的颗粒度并合理回收使用焊剂是减小气孔及焊缝表面压气凹坑缺陷的重要途径。（）通过二次切割可减小翘曲等波浪变形现象。参考文献：【】姜焕中电弧焊与电渣焊【】北京：机械工业出版社，岣，）（，：仃（），：，作者简介：仃马新朝（一），男，工程师，中国管理科学研究院特约研究员。年毕业于太原科技大学焊接专业，获工学学士学位。发表论文余篇。曾从事核压力