稳压器下封头与加热套管的焊接工艺试验及应用

作者:唐俐 刊名:压力容器 上传者:王淑勤

【摘要】介绍了采取适宜的焊接方法及焊接顺序,保证稳压器加热套管和下封头焊接后,与加热元件上、下支撑板开孔对中,从而保证加热器的顺利穿过。

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1前言稳压器属压水堆核电厂一回路中调节压力的重要设备,稳压器的总体结构型式为一直立容器,主要由上、下两个球形封头+中间筒身(包括三段筒节)+喷淋管、人孔、下部加热器及裙座和其它接管组成。其中下封头组件上布置63根加热器。其结构型式如图1所示。63根加热器穿过下部组件内的加热元件上支撑板、加热元件下支撑板及下封头上的63个加热套管,为保证加热器顺利穿过,不仅加热元件上、下支撑板上开孔要保证对中,而且63个加热套管与下封头焊接后垂直度要求也是至关重要的。本试验的目的就是通过采取适宜的焊接方法及焊接顺序,以保证加热套管焊接后与加热元件上、下支撑板上开孔对中,从而使加热器顺利穿过。2试验内容本试验分两步进行:首先在16MnD5的板上堆焊20Cr-10Ni的不锈钢,以模拟稳压器下封头内壁的不锈钢堆焊层;然后,将试板倾斜一定角度模拟封头上加热套管的位置,进行管子的焊接。2.1试板的堆焊对奥氏体不锈钢层的堆焊,由于不锈钢材料的本身特性存在液-固相距短、流动性差的缺点,并且在低合金钢上堆焊,两种材料的化学成分有较大差异,存在渗碳和脱碳现象,可能产生铁素体软化带和剥离现象。因此为减小过渡层堆焊的稀释率,采用熔深浅、稀释率低、效率高的带极埋弧堆焊。图1稳压器结构试板材料为16MnD5,规格700mm700mm80mm。对过渡层的堆焊采用Cr-Ni含量高的24Cr-12Ni的焊带与RECORD9V308T1Q5焊剂匹配,面层的堆焊采用20Cr-Ni10焊带与RECORD8B308T2Q5焊剂匹配。母材及焊带的化学成分见表1。对16MnD5低合金钢的堆焊,为降低焊接接头的冷却速度,以利于熔敷金属中氢的溢出,从而提高接头的抗冷裂性能,焊接前需对试板预热150~250,焊后立即进行250~400/4h的后热,并进行消除应力热处理590~620/(1~1.5)h,使整个堆焊层达到低残余应力和最佳耐蚀性。焊接时采用小的热输入量,控制层间温度250,并严格控制层道间的层叠,避免产生焊接热裂纹。焊接参数见表2,堆焊时焊层、焊道之间的布置见图2。焊带伸长:20~30mm;焊带倾斜角度:90。试板堆焊后进行100%PT、100%UT检查,合格。表1母材及焊带的化学成分(%)母材及焊带CSiSPMnNiCrCoMoCuNV16MnD50.220.10~0.300.0120.0121.15~1.600.50~0.800.250.43~0.800.200.03过渡层:EQ309L0.0250.600.0250.0252.0011.50~14.0022.00~25.000.0500.100.060面层:EQ308L0.0200.600.0250.0252.0010.00~12.0019.00~23.000.0500.500.100.060表2堆焊焊接参数填充金属规格(mm)电流(A)电压(V)焊接速度(cm/min)过渡层:EQ309L/RECORD9V308T1Q5600.5700~80025~2913.5~14.5面层:EQ308L/RECORD8B308T2Q5600.5700~80025~299.5~10.52.2管子在堆焊试板上的焊接经过热处理后的堆焊试板,按图3钻孔并机加坡口,并用样板对坡口进行尺寸检查,坡口PT检查合格后,将试板放置斜面工装上按图4装焊管子。管子材料为Z2CND18.12AC控氮不锈钢,规格为外28.6mm2.8mm。因不锈钢线膨胀系数大,热导性较差,焊接后很容易产生变形,特别是加热套管的壁厚薄(仅为2.8mm),也容易造成管口的变形。因此应采取适当的工艺措施(包

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