专利名称：大管径厚管壁核工艺管道焊接及热处理工艺的制作方法
技术领域：
发明涉及一种焊接及热处理工艺，特别是指一种大管径厚管壁核工艺管道焊接及热处理工艺。
背景技术：
目前对于核工艺管道的焊接及热处理技术难度非常大，质量要求高，特别是大管径厚管壁的核工艺管道的技术难度更大，工艺复杂，高温环境操作，焊接连续作业，工作周期长。这些特点，使得常规焊接方法和工艺无法完成正常的焊接工作。
发明内容
发明所要解决的技术问题是提供一种大管径厚管壁核工艺管道焊接及热处理工艺，该焊接及热处理工艺在处理大管径厚管壁时焊缝质量稳定可靠。为解决上述技术问题，发明的技术方案是一种大管径厚管壁核工艺管道焊接及热处理工艺，包括以下步骤A、焊前准备，包括以下分步骤al)确定焊接及热处理的执行标准；a2)检查管材的规格、牌号、焊材规格、牌号及气体是否符合标准；a3)选择工具；a4)工具的验收检查；a5)对需焊接的两管材的切口端面加工坡口，该坡口为U形坡口，所述坡口面与竖直方向的夹角为20士2. 5°，所述坡口根部的圆弧半径为5mm，钝边为l_2mm ；a6)将坡口面内外表面20mm范围内杂物清除干净，露出金属光泽；B、将需要焊接的两管材进行组对，包括以下分步骤bl)确认组对用的工装卡具、点固块与管材材质相同或相同组别出幻将两管材水平组对，组对间隙为l_4mm且均勻，组对完成的焊口内外壁允许偏差如下管内壁允许偏差壁厚/20+lmm，最大不能超过为3mm ；管外壁允许偏差壁厚/10+2mm，最大不能超过8mm ；C、将两管材进行手工氩弧焊点固焊，采用点固块装配，包括以下分步骤cl)将整条环焊缝圆周均勻分为12等分，钟点位置的3、6、9、12位置不设置点固块，八个点固块布置在1、2、4、5、7、8、10、11点位置；c2)将点固块放入坡口之间，点固角焊缝满焊，点固角焊缝单面长度大于20mm、厚度大于3mm ；c3)检查点固焊的质量；D、焊前预热，包括以下分步骤；dl)将两热电偶分别固定在管材6点和12点位置，热电偶测量端距离焊缝坡口外边缘 30mm-50mm ；
d2)两热电偶外包裹电加热带，热电偶测量端距离电加热带边缘0_5mm，外由保温棉包裹捆扎，两热电偶测量端之间100mm-140mm为焊缝及飞溅区域，用保温棉带进行封堵；d3)通电预热，用数显点温计定时测量坡口面温度，控制坡口面的预热温度在1250C _250°C范围；d4)预热符合要求后，将保温棉带拆除；E、手工钨极氩弧焊打底焊，采用分段对称施焊；el)确定分段对称焊接顺序和起弧位置第一组焊接顺序；按照钟点位置6 — 5、11 — 12 ;3 — 2、8 — 9 ;6 — 7、1 — 12 ；4 — 3、9 — 10 ；的顺序焊接；其中 6 — 5、11 — 12 为一对对称焊段，3 — 2,8-9为一对对称焊段，6 — 7、1 — 12为一对对称焊段，4 — 3,9-10为一对对称焊段；以焊接方向为前进方向；焊接6 — 5、6 — 7，3 — 2，9 — 10时分别从6、6、
3、9点的前IOmm起弧，然后分别折回6点、6点、3点、9点的后10_20mm起焊；焊接11— 12、4 — 3、1 — 12、8 — 9时分别从11、4、1、8点位置的点固块前20mm起弧，然后分别折回到11、
4、1、8点位置的点固块前IOmm位置起焊，直至过了12、3、12、9位置后收弧；e2)第二组焊接顺序按照7 — 8、2 — 1 ;5 — 4、10 — 11顺序焊接；其中5 — 4、10—11为一对称焊段，7 — 8、2 — 1为一对称焊段；焊接每一焊段时，先将该焊段两端的点固块打磨清除，焊疤打磨至与坡口面平齐，然后从该焊段起始钟点前IOmm位置起弧，然后向后折回至后方焊段与焊缝接头后起焊，然后再向前行走至前方焊段与焊缝接头后收弧；e3)打底焊道共焊2层，每层1道，焊丝选用Φ 1. 6或Φ 2. 4，线性焊道，焊炬摆宽不超过焊丝直径的3倍，焊缝背面相对于管材内壁余高小于3mm，层间温度在125°C -250°C范围；F、手弧焊填充盖面采用线性焊道、对称焊，焊炬摆宽不超过焊丝直径的3倍，层间温度在125°C _250°C ；焊条选用Φ 3. 2或Φ4.0，使用Φ 3. 2焊条时，每层厚度在4_5mm，使用Φ 4. 0焊条时，每层厚度在5-8mm ；焊缝表面余高小于2. 5mm ；G、后热，包括以下分步骤；gl)焊接完成后，立即用保温棉带将焊缝包紧并绑紧；g2)按照工艺规程所规定进行后热处理，保温时间至少为1小时，并实时监控；g3)保温时间到达规定后停止供电，冷却后，拆除保温棉、保温面带、电加热带及热电偶；H、打磨清除焊缝两边所有的缺陷，保证焊缝必须与管材外周面平滑过渡；I、消除应力热处理，包括以下分步骤；il)将两热电偶分别对应不同颜色和编号； 2)将两热电偶分别固定在管材外周面6点和12点位置，热电偶测量端置于焊缝外表面中心； 3)将电加热带以焊缝为中心线包裹在焊缝外，外面再用保温棉包裹捆扎，加热总宽度大于50mm ； 4)通电加热，热处理温度为595_625°C，保温时间90士 lOmin，加热速度和冷却速度不超过110°c /h; 5)根据热电偶测试的温度通过记录仪同步生成温度-时间曲线；J、清除焊缝表面氧化皮及浮灰。
作为一种优选的方案，步骤F手弧焊填充盖面的焊接顺序、起弧收弧位置与打底焊相同。采用了上述技术方案后，发明的效果是该焊接及热处理工艺中，将管材分成12段，采用手工钨极氩弧焊打底焊和手弧焊填充盖面，并对称焊，因此，焊接时可以分组完成，焊接每段后可更换人员，确保连续施焊，降低焊工的劳动强度的同时也减小了焊接变形和裂纹倾向，保证了焊接质量，并且通过合理的控制焊接和热处理工艺参数，使焊缝质量符合核工艺管道无损检验及各项理化检验指标的要求。
下面结合附图和实施例对发明进一步说明。图1是发明实施例的管材组对后的坡口处的局部轴向结构剖视图；图2是发明实施例的管材焊接后的坡口处的局部轴向结构剖视图；图3是发明实施例的管材焊缝圆周均勻分示意图；图4是发明实施例的管材点固焊示意图；图5是发明实施例的焊前预热的示意图；图6是发明实施例的热处理工艺热电偶布置图；附图中1.管材；101.钝边；2.坡口 ；3.打底焊；4.填充盖面；5.点固块；6.点固角焊缝；7.热电偶；8.电加热带；9.保温棉；10.保温棉带；11.焊缝。
具体实施例方式下面通过具体实施例对发明作进一步的详细描述。本发明中所称的大管径厚管壁一般是指直径大于114mm，壁厚为20_46mm的管材1。一种大管径厚管壁核工艺管道焊接及热处理工艺，包括以下步骤A、焊前准备，包括以下分步骤al)确定焊接及热处理的执行标准；本实施例中执行标准为《压水堆核岛机械设备设计和建造规则》(RCC-M2000、RCC-M2002补遗)；a2)检查管材1的规格、牌号、焊材规格、牌号及气体是否符合标准；本实施例中以Ρ2806ΗΦ812. 8X46mm的管材1为例，表1记录了该规格管材1的工艺参数；
权利要求
1.大管径厚管壁核工艺管道焊接及热处理工艺，包括以下步骤A、焊前准备，包括以下分步骤al)确定焊接及热处理的执行标准；a2)检查管材的规格、牌号、焊材规格、牌号及气体是否符合标准；a3)选择工具；a4)工具的验收检查；a5)对需焊接的两管材的切口端面加工坡口，该坡口为U形坡口，所述坡口面与竖直方向的夹角为20士2. 5°，所述坡口根部的圆弧半径为5mm，钝边为l_2mm ；a6)将坡口面内外表面20mm范围内杂物清除干净，露出金属光泽；B、将需要焊接的两管材进行组对，包括以下分步骤bl)确认组对用的工装卡具、点固块与管材材质相同或相同组别将两管材水平组对，组对间隙为l_4mm且均勻，组对完成的焊口内外壁允许偏差如下管内壁允许偏差壁厚/20+lmm，最大不能超过为3mm ；管外壁允许偏差壁厚/10+2mm，最大不能超过8mm ；C、将两管材进行手工氩弧焊点固焊，采用点固块装配，包括以下分步骤cl)将整条环焊缝圆周均勻分为12等分，钟点位置的3、6、9、12位置不设置点固块，八个点固块布置在1、2、4、5、7、8、10、11点位置；c2)将点固块放入坡口之间，点固角焊缝满焊，点固角焊缝单面长度大于20mm、厚度大于 3mm ；c3)检查点固焊的质量；D、焊前预热，包括以下分步骤；dl)将两热电偶分别固定在管材6点和12点位置，热电偶测量端距离焊缝坡口外边缘.30mm-50mm ；d2)两热电偶外包裹电加热带，热电偶测量端距离电加热带边缘0-5mm，外由保温棉包裹捆扎，两热电偶测量端之间100mm-140mm为焊缝及飞溅区域，用保温棉带进行封堵；d3)通电预热，用数显点温计定时测量坡口面温度，控制坡口面的预热温度在1250C _250°C范围；d4)预热符合要求后，将保温棉带拆除；E、手工钨极氩弧焊打底焊，采用分段对称施焊；el)确定分段对称焊接顺序和起弧位置第一组焊接顺序；按照钟点位置6 — 5、.11 — 12 ;3 — 2、8 — 9 ;6 — 7、1 — 12 ；4 — 3、9 — 10 ；的顺序焊接；其中 6 — 5、11 — 12 为一对对称焊段，3 — 2,8-9为一对对称焊段，6 — 7、1 — 12为一对对称焊段，4 — 3,9-10为一对对称焊段；以焊接方向为前进方向；焊接6 — 5、6 — 7，3 — 2，9 — 10时分别从6、6、.3、9点的前IOmm起弧，然后分别折回6点、6点、3点、9点的后10_20mm起焊；焊接11— 12、.4 — 3、1 — 12、8 — 9时分别从11、4、1、8点位置的点固块前20mm起弧，然后分别折回到11、.4、1、8点位置的点固块前IOmm位置起焊，直至过了12、3、12、9位置后收弧；e2)第二组焊接顺序按照7 — 8、2 — 1 ;5 — 4、10 — 11顺序焊接；其中5 — 4、10 — 11为一对称焊段，7 — 8、2 — 1为一对称焊段；焊接每一焊段时，先将该焊段两端的点固块清除打磨，先将该焊段两端的点固块打磨清除，焊疤打磨至与坡口面平齐，然后从该焊段起始钟点前IOmm位置起弧，然后向后折回至后方焊段与焊缝接头后起焊，然后再向前行走至前方焊段与焊缝接头后收弧；e3)打底焊道共焊2层，每层1道，焊丝选用Φ 1. 6或Φ 2. 4，线性焊道，焊炬摆宽不超过焊丝直径的3倍，焊缝背面相对于管材内壁余高小于3mm，层间温度在125°C _250°C范围；F、手弧焊填充盖面采用线性焊道、对称焊，焊炬摆宽不超过焊丝直径的3倍，层间温度在125°C -250°C ；焊条选用Φ 3. 2或Φ 4. 0，使用Φ 3. 2焊条时，每层厚度在4_5mm，使用Φ 4.0焊条时，每层厚度在5-8mm ；焊缝表面余高小于2. 5mm ；G、后热，包括以下分步骤；gl)焊接完成后，立即用保温棉带将焊缝包紧并绑紧；g2)按照工艺规程所规定进行后热处理，保温时间至少为1小时，并实时监控；g3)保温时间到达规定后停止供电，冷却后，拆除保温棉、保温面带、电加热带及热电偶；H、打磨清除焊缝两边所有的缺陷，保证焊缝必须与管材外周面平滑过渡；I、消除应力热处理，包括以下分步骤；il)将两热电偶分别对应不同颜色和编号； 2)将两热电偶分别固定在管材外周面6点和12点位置，热电偶测量端置于焊缝外表面中心； 3)将电加热带以焊缝为中心线包裹在焊缝外，外面再用保温棉包裹捆扎，加热总宽度大于50mm ；i4)通电加热，热处理温度为595-625°C，保温时间90士 lOmin，加热速度和冷却速度不超过 IlO0C /h ； 5)根据热电偶测试的温度通过记录仪同步生成温度-时间曲线；J、清除焊缝表面氧化皮及浮灰。
2.如权利要求1所述的大管径厚管壁核工艺管道焊接及热处理工艺，其特征在于步骤F手弧焊填充盖面的焊接顺序、起弧收弧位置与打底焊相同。
全文摘要
本发明公开了一种大管径厚管壁核工艺管道焊接及热处理工艺，该焊接及热处理工艺可以适用大管径厚管壁的焊接和热处理，利用该焊接及热处理工艺焊接后的管材的焊缝质量稳定可靠，完全满足核工艺的质量要求。
文档编号C21D9/50GK102554402SQ20121001422
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月18日 优先权日2012年1月18日
发明者方战华, 陈杰恒, 霍吉良 申请人:江苏中核利柏特股份有限公司