一种核岛钢衬里底板成型的焊接方法与流程

本发明涉及一种在核岛钢衬里底板现场合拢缝上应用的复合焊接工艺方法，属于核电站建筑技术领域。

背景技术：

核电站钢衬里属于核质保ⅰ级、核安全ⅱ级的设备，底板合拢缝需进行100％rt探伤，焊接质量要求非常严格。

核岛钢衬里底板尺寸较大，合拢缝长度较长，以华龙一号核电堆型为例，一台机组的底板结构为半径为21860mm的圆形结构，其中心位置为半径为7500mm，高度为750mm的凸台结构。在车间预制成14个模块，然后在现场安装成整体，合拢缝为平对接缝(以160*80*8mm的方通作为垫板)，现场合拢缝有168米，对接缝间隙为12mm，开i型坡口，焊接工作量大，质量控制难度很大。据申请人了解，长期以来，国内外均采用手工电弧焊工艺，存在以下问题。

1.对熟练焊工依赖性大，焊工劳动条件差、劳动强度高，难以保证焊接过程持续，焊接效率不高，焊接质量不稳定，焊缝一次合格率低，焊接工期无法确实得到保证。

2.与自动化焊接方法相比，焊条电弧焊使用的焊接电流较小，而且需要经常更换焊条，引弧点多，易产生夹渣。

3.生产效率低。焊接过程中必须要停下来，铲除焊渣，取下焊条头，换上新焊条，然后才能重新开始焊接。由于焊条的长度不长，在一个工作日的时间内需要更换多次焊条，这限制了生产率的提高，设备的实际负载持续率远低于25％。

4.现场安装时，底板与方通的间隙很难保证紧贴，如安装后不及时焊接，雨水、露水容易进入间隙内，形成铁锈后很难清除干净，打底焊接时易产生气孔。

5.如底板与方通的间隙较大，手工电弧焊时，液态焊渣容易渗入间隙形成夹渣，导致rt探伤合格率降低。

采用复合焊接工艺方法，可以解决安装间隙内产生夹渣的问题，同时提高生产效率，提高rt探伤合格率。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种显著提高工效、保证稳定焊接质量的核岛钢衬里底板成型的焊接方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种核岛钢衬里底板成型的焊接方法，所述核岛钢衬里底板由若干子板拼装焊接而成，其特征在于：子板间焊接的方法如下：

步骤一、在焊接的两块子板下面固定垫板；

步骤二、采用钨极氩弧焊在垫板与每块子板分别形成一道密封焊缝；

步骤三、在所述密封焊缝上，采用手工电弧焊在两块子板的拼接缝内形成覆盖垫板焊接面的两道打底焊缝，两道打底焊缝分别由每块子板与垫板形成；

步骤四、在所述密封焊缝上，采用埋弧自动焊在两块子板的拼接缝内形成填充焊缝和盖面焊缝；所述打底焊缝、填充焊缝和盖面焊缝在两块子板之间交替分布。

焊接电流：125～160a；焊接电压：8～13v；焊接速度：6～16cm/min；线能量：0.23～1.25kj/mm；

所述打底焊缝的焊接工艺为：焊接电流：90～135a；焊接电压：20～28v；焊接速度：10～22cm/min；线能量：0.30～1.82kj/mm；

所述填充焊缝的焊接工艺为：焊接电流：360～440a；焊接电压：27～32v；焊接速度：40～52cm/min；线能量：1.12～2.18kj/mm；

所述盖面焊缝的焊接工艺为：焊接电流：380～440a；焊接电压：27～33v；焊接速度：40～52cm/min；线能量：1.18～2.18kj/mm。

所述密封焊缝的氩弧焊钨棒直径为2.0～2.5mm；所述打底焊缝的焊条直径为2.5～3.2mm；所述填充焊缝的焊丝直径为2.0～3.0mm；所述盖面焊缝的焊丝直径为2.0～3.0mm。

为了达到以上目的，选择合适的焊接方法、焊接材料、焊接参数，以及合理的焊道布置是提高焊接效率、保证焊接质量，提高rt探伤合格率的主要工艺要点。

本发明焊接方法的焊缝由2道角焊缝生成的密封焊缝、2道角焊缝生成的打底焊缝和2层4道埋弧焊缝组成。密封焊缝为钨极氩弧焊(tig)重熔焊道，在对接缝两侧与底板上焊接而成，密封焊缝为线性焊缝。打底焊缝为手工电弧焊(smaw)焊道，在对接缝两侧与底板上焊接而成，为摆动焊缝。填充焊缝、盖面焊缝为埋弧自动焊(saw)焊道，在对接缝上焊接而成，为线性焊缝。

图3为焊道布置图，其中1、2焊道为密封焊缝，3、4焊道为手工电弧焊(smaw)打底焊道，5～8为埋弧焊(saw)填充、盖面焊道。

a.1、2焊道为密封焊缝,采用钨极氩弧焊(tig)重熔，在装配完成并检验合格后即焊接，主要起封闭装配间隙作用，防止在装配完成到焊接作业期间产生的铁锈等进入间隙内，采用tig线性重熔焊道作为密封焊缝，由于焊缝无渣，可以避免在间隙内产生夹渣，采用线性焊道可以加大熔深，保证子板与方通之间熔合良好，避免焊缝根部熔合线在底片上产生阴影，为提高rt合格率提供条件。

b.3、4焊道为手工电弧焊(smaw)打底焊道，打底焊道作用是填平1、2焊道之间的凹坑，同时加厚方通厚度，为后续的埋弧焊道提供有利条件。因为手工焊(smaw)熔深较埋弧焊浅，可以避免焊穿方通，同时手工电弧焊(smaw)焊缝的力学性能较co2焊好，因此作为打底焊道的焊接方法。打底焊道采用摆丝可以充分搅拌熔池，使熔池内的气孔、焊渣充分溢出，避免打底焊缝出现气孔、夹渣等缺陷。

c.5～8为埋弧焊(saw)填充、盖面焊道，主要起高效填满对接缝，不仅盖面焊缝美观，而且提高焊缝合格率的作用，埋弧焊均为不摆丝焊道，因为对接缝厚度6mm，坡口宽度为12mm，单道焊缝宽度不足，采用多层多道焊来填满坡口。

附图说明

图1为核岛钢衬里底板的结构示意图；

图2为底板的局部焊接示意图；

图3为子板焊缝的截面示意图。

具体实施方式

核电站钢衬里属于核质保ⅰ级、核安全ⅱ级的设备，底板合拢缝需进行100％rt探伤，焊接质量要求非常严格。核岛钢衬里底板尺寸较大，合拢缝长度较长，以华龙一号核电堆型为例，一台机组的底板结构为半径为21860mm的圆形结构，其中心位置为半径为7500mm，高度为750mm的凸台结构。在车间预制成14个模块，然后在现场安装成整体，合拢缝为平对接缝(以160*80*8mm的方通作为垫板，垫板作为衬垫，同时可供射线探伤时底片的放置)，现场合拢缝有168米，对接缝间隙为12mm，开i型坡口，焊接工作量大，质量控制难度很大。本发明为实现钨极氩弧焊(tig)重熔高质量密封焊道、手工电弧焊(smaw)摆动打底焊道及高效埋弧自动焊填充、盖面创造了条件，确保稳定一致的焊接质量。

本实施例借助华龙一号核岛反应堆钢衬里底板结构如图1，底板有编号1～14-4共18块子板拼合并沿着拼合缝焊接而成，其中采用氩弧焊(tig)+手工电弧焊(smaw)+埋弧自动焊(saw)焊接的底板有14块即编号为1～12、13-1、13-2共14块。

底板材质为p265gh，屈服强度为265mpa，垫板(方通)材质为q235b，屈服强度为235mpa，焊材使用如表1。

表1

焊接参数如表2：

表2

无损检测结果如表3：

表3

理化试验试验结果如表4：

表4

焊接工艺评定的力学性能如表5：

表5

本评定结果符合gb/t222钢的成品化学成分允许偏差、《nfeniso15614-1焊接工艺评定》所规定化学成分、测定性能，评定结果为合格。

本实施例的华龙一号4号机组底板现场合拢缝按如下步骤进行：

第一步：按图2、图3所示，按放线尺寸安装垫板，垫板选用方通20，保证方通上表面标高符合要求，采用方通上的角钢与混凝土基础面采用锚固连接牢固；

第二步：方通之间的区域灌混凝土，混凝土上表面与方通上表面同一标高，混凝土作为支撑底板30的基础；

第三步：将已在车间预制好的子板吊入现场，定位，采用tig将底板与方通定位焊，然后采用tig焊接底板与方通的密封焊缝(图3的焊道1、2)，焊缝的宽度h为12mm。底板的厚度为g为6mm；

第四步：采用手工电弧焊(smaw)焊接底板与方通的打底焊缝(图3的焊道3、4)；

第五步：采用埋弧自动焊(saw)焊接底板与方通的填充、盖面焊缝(图3的焊道5～8)。

实践证明，本实施例底板现场合拢缝上应用具有以下显著优点：

1.焊接生产率高。由于填充、盖面采用了埋弧自动焊可实现长焊缝的连续焊接，焊接生产率比手工电弧焊提高了10倍以上，整个工期可缩短约10天，大大提高了工作效率。

2.rt探伤合格率高。由于采用了埋弧自动焊，焊接质量稳定，一次探伤合格率达98％以上。

3.填充、盖面焊接时埋弧自动焊工艺的焊接参数稳定、焊接过程连续，提高了焊缝内在和外观质量并确保了其稳定性。