择焊接热输入量。对于超过一定厚度的低合金高强度钢接头必须采用焊前预热\\焊后热处理,降低接头热影响区的硬度,提高塑性和韧性。例如 16Mn厚度≥30mm采用手工电弧焊工艺时焊前应预热到100-1200C即可,焊接工作结束后,在600-6500C温度范围内作消除应力处理。对于俄方牌号的硅锰钢应按пHAэг-7-009-89,核动力装置的设备和管道焊接和堆焊的基本规则第六章有关规定执行(详见程序LYG-TM-2069) (三)不锈钢
1.核岛安装中常用的不锈钢牌号
俄方牌号有08х18H10 08х18H9 08х18H10T 10х18H10T 09х18H10T等。
ГOCT标准不锈钢的钢号化学成分
化学成分(质量分数) 钢材牌号 C Si Mn P≤ S≤ Cr Ni Mo W Ti
ГOCT标准不锈钢铁的热处理及力学性能
钢材牌号 奥氏体型 热处理 σb /MPa σs /MPa δ % φ % ακ E 硬度 HBS J cm- MPa 2.不锈钢的焊接工艺特点:
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在不锈钢的焊接中,绝大部分都是奥氏体,不锈钢具有良好的耐腐蚀性能,高温性能和焊接性能,如果焊材选用不当或者焊接工艺不正确也会出现下列问题:
晶间腐蚀它是18-8型奥氏体钢(如1Cr18Ni9)最危险的破坏形式之一。室温下碳元素在氏体中的溶解度很小,约0.02---0.03%,而一般不锈钢中含碳量均超过0.02---0.03%,因此只能在淬火状态下使碳溶在奥氏体中,从而保证钢材具有较高的化学稳定性。但是,这种淬火状态的奥氏体钢是加热到4500C-8500C或在该温度下长期使用时,就会在腐蚀介质中产生晶间腐蚀。
奥氏体钢产生晶间腐蚀一般认为是由于晶粒边界形成贫铬区造成的。其原因是在4500C-8500C温度下,碳在奥氏体中扩散速度大于铬在奥氏体中的扩散速度。当奥氏体中含碳量超过它在室温的溶解度(0.02---0.03%)后,碳就不断向奥氏体边界扩散,并和铬化合析出碳化铬Cr2C6,但是铬的质子半径大,扩散速度慢,来不及向边界扩散,当晶界附近大量的铬和碳化合成碳化铬造成奥氏体晶界贫铬,当晶界附近的金属含铬量低于12%时就失去抗腐蚀的能力。在晶间腐蚀介质的作用即产生晶间腐蚀。
奥氏体不锈钢在焊接工艺不当时会在焊缝和热影响区造成晶间腐蚀,因此在焊接工艺上应采取下列措施:
1.控制含碳量。碳是造成晶间腐蚀的主要元素,碳含量在0.08%以下时,能够析出碳的含量较少,碳含量大于0.08%时,能够析出碳的量增加,所以控制基本金属和焊材的含碳量在0.08%以下。如奥107、137田湾核电站选用的焊条эA-400/10T,焊丝CB-04X19H11M3,都是超低碳焊材等,另外若奥氏体钢中的含碳量为0.02—0.03%时,则全部碳溶解在奥氏体中,即便加热4500C—8500C也不会形成贫铬区,故不会产生晶间腐蚀。通常所说的超低碳不锈钢,如国产不锈钢牌号00Cr18Ni9,俄方不锈钢牌号03X18H11、06X18H11、03X18H12、08X18H10等。
2.添加稳定剂。在钢材和焊材中加Ti、Nb等与碳的亲和力比铬强的元
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素能够与碳结合成稳定碳化物,从而避免在奥氏体晶界造成贫铬对抗晶间腐蚀能力起十分良好的作用,常用的不锈钢材和焊材都含有Ti和Nb。
3.进行固溶处理。将焊接接头进行固溶处理。方法是在焊后把接头加入到1050—11000C,此时碳又重新落入奥氏体中然后迅速,稳定奥氏体组织。
4.采用双相组织,在焊缝中加入铁素体形成元素,如铬、铝、硅、钼等以使焊缝造成奥氏体加铁素体的双相组织。因为铬在铁素体中扩散速度比奥氏体中快,碳化铬在铁素体内部其附近析出减轻了奥氏体晶界的贫铬现象。一般控制焊缝金属中铁素体含量2—8%,如果铁素体过多也会使焊缝金属变脆。
5.减少焊接热输入。在焊接工艺方面,在保证焊缝熔合良好的前提下,尽可能采用小的焊接电流,快的焊接速度,短弧多道焊,先焊一层后,完全冷却后在焊下一层,也就是层间温度的控制。田湾核电站安装工程不锈钢的焊接工艺要求层间温度低于1000C,一般焊工施焊过程中,不锈钢焊接层间温度都控制在600C以下(手能摸,再焊下一层)。此外还必须注意焊接次序,尽量不使它受重复热循环作用,另外应注意避免焊接接头过热(例如:打磨焊缝过热发兰色),用大规范,焊条尾部发红,一些有用的保护成份过早挥发,合金元素烧损,也容易形成焊接缺陷。
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第五章 核岛安装使用的焊接材料
一、焊材牌号及种类(田湾核电站核岛系统所使用焊接材料) 名称 牌号 规格 用途
碳钢焊丝 CB-08М2C φ1mm、1.6mm、2mm 碳钢构件,风管、管道、
预
H08Mn2Si φ1mm、1.6mm、2mm 制安装TIG焊接 碳钢焊条YOHии-13/45 φ2.6mm、3mm、4mm、5mm碳钢构件,风管、
J427 φ2.5mm、3mm 预制安装SMAW
的焊接
YOHии-13/55 φ3mm、4mm、5mm
J567 φ2.5mm、3mm、4mm
пT-30 φ3mm、4mm 主管道填充盖面焊接 R307 φ3mm、4mm 模拟主管道焊接填充盖面
堆焊过渡层焊条 цл–25/1 φ3mm、4mm 主管道堆焊过渡层
A307 φ3mm、4mm 模拟主管道堆焊过渡层
堆焊焊条 эA-898/21E φ3mm、4mm 主管道堆焊
A002 φ3mm、4mm 模拟主管道堆焊焊条
不锈钢焊条 цл-51 φ3mm、4mm 主泵壳与主管道连接接头焊接
(马氏体) G217 φ3mm、4mm 模拟主泵壳与主管道连接接头焊接
不锈钢焊丝 CB04X19H11M3φ1mm、1.6mm、3mm 不锈钢构件及管道焊接
不锈钢焊条 эA–400/10T φ3mm、4mm
эA-400/10T φ3mm、4mm A137
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管道、
异种钢焊丝 CB-10X16H25AM6 φ1.6mm、2mm用于碳钢加不锈钢构件管道焊接
焊条 эA-395/9 φ3mm、4mm
二.焊材的管理
焊接材料管理是保证焊接质量的前提之一,错用焊材会造成潜伏的不合格焊缝,而给工程留下质量隐患,甚至导致核电站运行期间重大事故发生。
焊材管理主要从两方面入手:1)外部保证:从外部采购的焊材必须按标准进行验收。验收试验合格方可入库。2)内部控制:严格按程序要求存放烘干,保温及发放。
(1) 焊材的验收
技术部培训室对于俄方采购的焊材依据пHAэ-г-7-010-89核动力装置和管道焊接接头和检验规程进行验收试验。我国的焊材依据LYG-TM-2163焊接填充材料验收进行验收试验,证明其质量达到标准的要求,方可入库,以保证现场使用的成批焊材具有稳定的质量。 (2) 存放
焊材存放的基本要求是使焊材要保持原有的性能。因此要求存放焊材的贮存室内要配置空调、除湿机,室内不允许放置食物或饮料,烘干室的环境应保持清洁卫生,未经过授权人员不得进入。
焊材只能以原始未拆封形式存放在烘干室的货架上,货架要求离地面高度不小于300mm,离墙壁距离不小于300mm,每一种批号要用隔板隔开或留有足够的间隙间隔,并用标签注明型号、规格、批号和有效期。 (3) 烘干和保温
烘干员在烘干室中对申请使用的焊接材料进行烘焙。烘干员除去焊条原始包装,然后放进烘干箱并在烘箱门上贴上标签,注明该烘箱每一隔层放置的焊材。标签应指明焊材的型号或牌号、规格、批号、用途,烘箱在同一时间内只允许放入同一牌号的焊条。每一格层只允许放一种规格的焊条。
烘干员对每种牌号的焊条进行烘干时,必须根据技术部门编制的程序或指示书规定的温度进行烘干。指示书应放在烘干室内。
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