核电大型钢结构随焊锤击消应力法
【专利摘要】本发明公开了一种核电大型钢结构随焊锤击消应力法，对核电大型钢结构进行多层焊接，至少在焊接第二层至倒数第二层过程中，每焊接完一层后，进行锤击，锤击能够使焊缝填充金属在热态下得到充分延展，从而降低冷却收缩过程中的残余应力，提高钢结构承载能力，即提高了焊接的质量；风铲通过气管与空气压缩机联接，风铲能够伸向高空和转角各个位置，确保了消应力质量；风铲消应力速度快，焊接完成即能完成消应力工作，提高了焊接的效率。
【专利说明】核电大型钢结构随焊锤击消应力法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属焊接技术新工艺领域，具体涉及一种核电大型钢结构随焊锤击消应力法。
[0002]
【背景技术】
[0003]随着核电技术的不断发展，特别是国际社会对核安全的不断关注，第三代核电技术一欧洲先进压水堆EPR的设计理念已逐渐深入人心。EPR技术采用“加法设计”，在原CPR1000的基础上，通过增加能动部件数和系列数，进一步增加了核安全控制功能。
[0004]EPR技术中，对常规岛主厂房即HM-厂房采用全钢结构进行设计，与CPR1000相比，主要区别如下:由两跨厂房改为单跨厂房、由地上厂房改为半地下厂房、由钢筋砼结构和钢结构相结合的框架改为全钢结构框架。HM-厂房为全钢结构多层厂房，采用局部带支撑的框架结构形式，屋面采用双坡梯形钢屋架，钢柱与基础、主梁与柱均采用焊接，主次梁连接采用铆接。
[0005]在金属焊接过程中，焊缝处的填充金属在高温下由液态从焊丝等填充物过渡到焊缝坡口处，随后经过冷却形成固态焊缝。焊缝填充金属在冷却过程中由于热胀冷缩将产生焊接残余应力。残余应力的存在将降低焊缝的承载能力，进而影响焊接件的结构稳定性。
[0006]基于核安全的严格要求，核电站建设必须确保质量。而在大型钢结构焊接过程中，焊缝中的残余应力会导致钢结构承载能力差，容易导致质量事件，影响钢结构服役。为了释放焊缝中的残余应力，现有技术采用热处理法、振动时效法或超声波冲击法等消除焊接件的残余应力，但是这些方法不一而足的存在消应力处理设备笨重、处理过程复杂、处理时间较长等问题，对于小型焊件能起到比较好的效果，对于需要进行多层多道焊的厚板焊缝，则很难进行残余应力的消除；特别是在常规岛等大型钢结构安装焊接的情况下，高空作业工作面狭窄、大体积的笨重设备无法抵达高空作业面、长时间多工序的消应力处理流程容易引发安全事故等，都导致现有技术消除残余应力费时、费力、安全隐患多、消应力效果不明显。
[0007]
【发明内容】
[0008]本发明提供一种有效消除核电大型钢结构焊接残余应力的随焊锤击消应力法。
[0009]本发明提供了一种核电大型钢结构随焊锤击消应力法，核电大型钢结构进行多层焊接，至少在焊接第二层至倒数第二层过程中，每焊完一层后，进行锤击消除焊缝残余应力。
[0010]进一步地，使用风铲对准焊缝及熔合线进行锤击消除残余应力，风铲锤头为Φ5?7mm的锤头，风铲冲击频率为70?120Hz，锤击工作风压为0.5?0.6MPa。
[0011 ] 在其他实施例中，多层焊接过程中，第一层焊完后，同样使用风铲对准焊缝及熔合线进行锤击消除残余应力。
[0012]在其他实施例中，多层焊接过程中，最后一层焊完后，同样使用风铲对准焊缝及熔合线进行锤击消除残余应力。
[0013]进一步地，每焊完一层后，使用风铲对焊道进行锤击消除残余应力，且使用风铲进行锤击前以及锤击过程中，控制焊道温度低于300°C。
[0014]进一步地,风纟产锤头为Φ6mm的球形锤头,风纟产冲击频率为90Hz,锤击工作风压为0.55MPa。
[0015]进一步地，焊接前，对焊接件进行相应的预热，预热温度在100°C?250°C范围内。
[0016]进一步地，焊接结束后，使用保温缓冷材料包裹焊接处，保温缓冷。
[0017]进一步地，在焊接及风铲锤击的整个过程中进行温度监控。
[0018]本发明的有益效果是:对核电大型钢结构进行多层焊接，至少在焊接第二层至倒数第二层过程中，每焊接完一层后，进行锤击，锤击能够使焊缝填充金属在热态下得到充分延展，从而降低冷却收缩过程中的残余应力，提高焊缝承载能力，即提高了焊接的质量；风铲通过气管与空气压缩机联接，风铲能够伸向高空和转角各个位置，确保了消应力质量；风铲消应力速度快，焊接完成即能完成消应力工作，提高了焊接的效率。
[0019]
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明一种核电大型钢结构随焊锤击消应力法实施例一的流程图；
图2为本发明一种核电大型钢结构随焊锤击消应力法实施例二的流程图；
图3为本发明一种核电大型钢结构随焊锤击消应力法实施例三的流程图。
[0021]
【具体实施方式】
[0022]下面通过【具体实施方式】结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0023]实施例一:
请参考图1，针对核电常规岛的大型钢结构焊接，本发明提供了一种核电大型钢结构随焊锤击消应力法:
S101、对核电大型钢结构焊件进行焊前预热；
核电常规岛厂房结构所使用的母材为40mm厚的Q345B钢，焊接使用Φ 1.2mm的CHW-50C6焊丝作为填充材料。
[0024]焊接前，通过火焰枪对钢料焊件进行预热，预热温度在100°C?250°C范围内，良好的预热可以提高焊接效率和改善焊接效果。同时通过红外测温仪对焊件进行温度监测。
[0025]S102、对核电大型钢结构焊件进行多层焊接；
焊工严格按照焊接工艺要求对焊件进行焊接，由于填充金属厚达40mm，必须分为多层焊接，由底向上的将焊缝填满。每焊接完一层后，都要让焊缝温度降低至250°C以下，才能进行下一次焊接。
[0026]S103、每焊完一层后，进行锤击消除残余应力；
本实施例优选的，焊件进行多层焊接，每次焊完一层后，使用风铲锤头对准焊缝及熔合线进行冲击频率为恒定90Hz的、风压为0.55 MPa的锤击以消除焊缝残余应力，且风铲锤头为Φ 6mm球形锤头。风铲锤击能够最有效的使焊缝填充金属在热态下得到充分延展，从而降低冷却收缩过程中的拉应力(即残余应力)，提高钢结构承载能力。
[0027]风铲为气动驱动，通过气管与空气压缩机联接，能够方便的伸向任意空间位置。因此，在高空和转角作业中，风铲锤击能快速、有效的完成焊缝消应力过程。
[0028]在其他实施例中，风铲锤头为Φ5?7mm的锤头，风铲冲击频率为70?120Hz，锤击工作风压为0.5?0.6MPa，均可有效的实现随焊消除残余应力。
[0029]S104、焊接及风伊银击完成后，保温缓冷。
[0030]最后一层焊接及风铲锤击后，用保温缓冷材料防火石棉布包裹焊接处，保温缓冷，保证了焊接的质量。
[0031]实施例二:
请参考图2，本实施例在实施例一的基础上限定了风铲锤击的温度。
[0032]S201、对核电大型钢结构焊件进行焊前预热；
5202、对核电大型钢结构焊件进行多层焊接；
5203、每焊完一层后，进行锤击消除残余应力，且进行锤击前以及锤击过程中，控制焊道温度低于300°C。
[0033]每次焊完一层后，让其自然冷却，通过红外测温仪监测温度。当焊道温度低于300°C时，使用风铲对焊缝及熔合线进行锤击消除应力，其锤击方式和工况和实施例一一致。在风铲锤击的整个过程中，通过红外测温仪对焊道进行监控，保证锤击温度低于300°C，以避免焊缝填充金属在300?400°C的蓝脆温度区间因风铲锤击而致开裂，影响焊接效果。
[0034]S204、焊接风伊银击完成后，保温缓冷。
[0035]实施例三:
请参考图3、本实施例在实施例二的基础上对风铲锤击作了进一步限制。
[0036]S301、对核电大型钢结构焊件进行焊前预热；
5302、对核电大型钢结构焊件进行多层焊接；
5303、第二层至倒数第二层的中间层，每焊完一层后，进行锤击消除残余应力，且进行锤击前以及锤击过程中，控制焊道温度低于300°C ；
多层焊接的第一层(即打底层)不进行风铲锤击是因为焊缝太薄，根部容易因锤击而引发开裂，影响后续质量；多层焊接的最后一次层(即盖面层)不进行风铲锤击是为了保证焊接的美观，且避免对后续无损检测造成影响。
[0037]在其他实施例中，在多层焊接过程中，第一层焊缝至倒数第二层焊缝，每焊完一层后，使用风铲对准焊缝及熔合线进行锤击消除残余应力；或在多层焊接过程中，第二层焊缝至最后一层焊缝，每焊完一层后，使用风铲对准焊缝及熔合线进行锤击消除残余应力，均可以实现对核电大型钢结构焊接产生的应力的消除。
[0038]S304、焊接风伊银击完成后，保温缓冷。
[0039]最后一层焊接后，用防火石棉布包裹，保温缓冷，保证了焊接的质量。
[0040]本发明提供的一种核电大型钢结构随焊锤击消应力法，对核电大型钢结构进行多层焊接，每焊接完一层后，使用风铲对准焊缝及熔合线进行锤击，且铲锤头为Φ 6mm的锤头，风铲冲击频率为90Hz，锤击工作风压为0.55MPa，风铲锤击能够使焊缝填充金属在热态下得到充分延展，从而降低冷却收缩过程中的残余应力，提高钢结构承载能力，即提高了焊接的质量；风铲通过气管与空气压缩机联接，风铲能够伸向高空和转角各个位置，确保了消应力质量；风铲消应力速度快，焊接完成即能完成消应力工作，提高了焊接的效率。
[0041]以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
【权利要求】
1.一种核电大型钢结构随焊锤击消应力法，其特征在于，核电大型钢结构进行多层焊接，至少在焊接第二层至倒数第二层过程中，每焊完一层后，进行锤击消除残余应力。
2.如权利要求1所述的核电大型钢结构随焊锤击消应力法，其特征在于，使用风铲对准焊缝及熔合线进行锤击消除残余应力，所述风铲锤头为Φ 5?7mm的锤头，风铲冲击频率为70?120Hz，锤击工作风压为0.5?0.6MPa。
3.如权利要求2所述的核电大型钢结构随焊锤击消应力法，其特征在于，所述多层焊接过程中，第一层焊完后，同样使用风铲对准焊缝及熔合线进行锤击消除残余应力。
4.如权利要求3所述的核电大型钢结构随焊锤击消应力法，其特征在于，所述多层焊接过程中，最后一层焊完后，同样使用风铲对准焊缝及熔合线进行锤击消除残余应力。
5.如权利要求2或4所述的核电大型钢结构随焊锤击消应力法，其特征在于，每焊完一层后，使用风铲对焊道进行锤击消除残余应力，且使用风铲进行锤击前以及锤击过程中，控制焊道温度低于300°C。
6.如权利要求5所述的核电大型钢结构随焊锤击消应力法，其特征在于，所述风铲锤头为Φ6πιπι的球形锤头，风铲冲击频率为90Hz，锤击工作风压为0.55MPa。
7.如权利要求6所述的核电大型钢结构随焊锤击消应力法，其特征在于，焊接前，对焊接件进行相应的预热，预热温度在100°C?250°C范围内。
8.如权利要求7所述的核电大型钢结构随焊锤击消应力法，其特征在于，焊接结束后，使用保温缓冷材料包裹焊接处，保温缓冷。
9.如权利要求8所述的核电大型钢结构随焊锤击消应力法，其特征在于，在焊接及风铲锤击的整个过程中进行温度监控。
【文档编号】C21D7/13GK104289831SQ201410410428
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2014年8月19日
【发明者】刘奇威, 杨伟光, 丁中平, 王明涛, 张涛, 靳孝义, 黄华, 金劲辉, 武月达 申请人:台山核电合营有限公司