一种钢制安全壳免除焊后热处理焊接工艺的制作方法

本发明涉及一种钢制安全壳免除焊后热处理焊接工艺。

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背景技术

由于钢制安全壳钢板采用asme规范第iii卷ne分卷2007版及2008版补遗进行设计。2007版asme规范第iii卷ne分卷中规定的sa-738gr.b板材免除焊后热处理的最大名义壁厚44mm。按此要求，名义壁厚大于44mm钢制安全壳筒体的拼接焊缝均需要进行焊后热处理。

按照ne-4624.3的规定：当容器或物项不能进行整体焊后热处理时，可进行局部焊后热处理。当进行局部焊后热处理时，应沿容器加热一个环带。但由于cap1400钢制安全壳直径为43米，一圈同时进行焊后热处理所需电功率为5000kw，此热处理方式带来的最主要问题是现场电功率无法解决，其次施工难度很大，热处理温度难以控制、存在很大风险，控制不当会带来更大的安全隐患。对于这样大直径的筒体进行焊后热处理在核电站的现场安装中首次遇到，显然无法按照asme的规定要求进行焊后热处理。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提出一种钢制安全壳免除焊后热处理焊接工艺。

本发明提供的钢制安全壳免除焊后热处理焊接工艺，其特征在于，包括如下步骤：

焊接前准备和焊接参数的控制：对工件进行预热，预热温度≥90℃，

焊接步骤：当工件进行手工电弧焊时，焊接电流为直流，极性为正极，焊条的扩散氢级别为h4及以上的级别，焊接过程中道间温度≤200℃，焊接热输入≥14kj/cm，

其中，所述工件为60mm厚sa738gr.b钢制安全壳。

优选的，焊接接头的拉伸、冲击和弯曲试验满足asme规范第ⅸ卷焊接方法评定的要求。具体的，

1)拉伸试验：sa-738gr.b材料工艺评定抗拉强度的最小值为585mpa，根据asme规范第ix卷qw-153.1(a)规定，焊接接头拉伸试验合格的标准是试样的抗拉强度不小于母材的规定最小抗拉强度，即≥585mpa。

2)弯曲试验：工艺评定焊接接头弯曲试验取4组试样进行侧弯，压头直径为4t，t为试样厚度，弯曲180°，根据asme规范第ix卷qw-163规定，弯曲试样在弯后的拉伸面上，焊缝和热影响区不允许有超过3mm的任何方向开裂缺陷。试样边角上的开裂，若不是内部缺陷引起的可不予考虑。

3)冲击试验：工艺评定冲击试验，由于母材考虑热影响区冲击韧性的降低问题，因此在比ne-2331要求的最低使用温度要求低17℃的温度下进行产品材料的冲击试验，钢制安全壳最低使用温度为-28℃，即母材要求-45℃温度下进行冲击试验，并应满足三个试样平均值≥54j，最小值≥47j。根据asme规范第ix卷qw-171.2规定，工艺评定合格标准应符合指定做冲击试验的有关卷要求，即asme规范第iii卷ne分卷ne-4335冲击试验要求，应进行焊缝金属和热影响区的冲击试验，冲击试验满足ne-4335.1和ne-4335.2的要求，即最低使用温度-28℃下进行冲击试验，满足三个试样平均值≥54j，最小值≥47j。

优选的，焊接位置立焊、平焊、横焊或仰焊。

优选的，所述焊条的材料为直径为4.0mm的e9018-g焊条。

优选的，所述预热温度最低为90℃。

优选的，所述道间温度为90～200℃。

优选的，所述焊接热输入为≥14kj/cm。

优选的，采用打磨对焊道进行清理。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的钢制安全壳免除焊后热处理焊接工艺，应用于核电站钢制安全壳筒体环焊缝、筒体纵焊缝、插入板与筒体焊缝焊接上，将降低焊后热处理带来的施工难度、减少施工隐患、节约施工成本、加快施工进度、保证施工质量。

2、本发明提供的钢制安全壳免除焊后热处理焊接工艺，力学性能满足设计要求。

3、本发明提供的钢制安全壳免除焊后热处理焊接工艺，经斜y坡口试验、采用产品中使用的最低预热温度，焊缝表面和截面未发现裂纹。

附图说明

图1为符合本发明优选实施例的钢制安全壳筒体焊接坡口示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

鉴于核电站现场安装中钢制安全壳体积大、现场焊后热处理存在一定困难及安全隐患，本发明提供了一种合理的免除60mm厚sa738gr.b钢制安全壳焊后热处理的焊接工艺，以满足核电站钢制安全壳名义壁厚大于44mm小于等于60mm需进行焊后热处理的生产工艺的要求。

如图1所示，焊后热处理的作用有两个方面：1)改善焊接接头的力学性能；2)降低焊接接头的残余应力。

试验结果表明焊后热处理会导致焊缝和母材形成碳化物，母材的拉伸和冲击性能降低，因此，目前规范要求的焊后热处理并没有改善焊接接头的力学性能。

焊接接头的残余应力情况在进行力学评定是并不单独考虑，鉴于标准的疲劳曲线已考虑了残余应力的影响。因此焊接接头残余应力以不发生裂纹为基准，一般采用斜y坡口试验进行确定预热温度等焊接参数，保证产品焊接接头不出现裂纹。

在按awsb4.0进行斜y坡口时，采用母材的厚度是60mm，选择了产品使用的最低预热温度：90℃,最低的热输入：14kj/cm，焊接接头的表面和截面的金相检验没有发现裂纹。

具体的，钢制安全壳免除焊后热处理焊接工艺包括如下步骤：

焊接前准备和焊接参数的控制：对工件进行预热，预热温度≥90℃，

焊接步骤：当工件进行手工电弧焊时，焊接电流为直流，极性为正极，焊条的扩散氢级别为h4及以上的级别，焊接过程中道间温度≤200℃，焊接热输入≥14kj/cm，

其中，所述工件为60mm厚sa738gr.b钢制安全壳。

焊接接头的拉伸、冲击和弯曲试验满足asme第ⅸ卷焊接方法评定的要求。焊接坡口为x型坡口。焊接位置为立焊、平焊、横焊或仰焊。采用直径为4.0mm的e9018-g焊条。所述预热温度最低为90℃。所述道间温度为90～200℃。所述焊接热输入为≥14kj/cm。采用打磨对焊道进行清理。

与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：

1、本实施例提供的钢制安全壳免除焊后热处理焊接工艺，应用于核电站钢制安全壳筒体环焊缝、筒体纵焊缝、插入板与筒体焊缝焊接上，将降低焊后热处理带来的施工难度、减少施工隐患、节约施工成本、加快施工进度、保证施工质量。

2、本实施例提供的钢制安全壳免除焊后热处理焊接工艺，力学性能满足设计要求。

3、本实施例提供的钢制安全壳免除焊后热处理焊接工艺，经斜y坡口试验、采用产品中使用的最低预热温度，焊缝表面和截面未发现裂纹。

本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。