专利名称：防止astm标准高强低合金耐大气腐蚀结构钢冷裂纹的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可防止产生焊接冷裂纹的工艺，应用于材料为高强度低合金耐大气腐蚀结构钢的百万千瓦功率核电站中。
背景技术：
目前我国没有系统的专门针对核电厂焊接的技术规程，每种新的美标牌号材料在核电站的焊接应用，都是新的课题和挑战。厚度超过IOOmm的高强低合金钢在强制拘束状态下的焊接难度较大，且无相应成熟经验可供参考。核电站核级设备支撑所用材料为ASTM标准高强度低合金可耐大气腐蚀结构钢，化学成分中含有一定量的P，尽管P对提高耐大气腐蚀能有一定的积极作用，但P会导致裂纹敏感性增加，出现内裂；P还会恶化钢的韧性，特别是限制降低钢的冲击韧性，因此对于此类钢种的超厚壁焊接，现有的焊接工艺难以保证避免焊接过程产生冷裂纹。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够避免ASTM标准高强度低合金可耐大气腐蚀结构钢在焊接过程中产生冷裂纹的方法。为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种防止ASTM标准高强低合金耐大气腐蚀结构钢冷裂纹的工艺，其特征在于，步骤为:第一步、预热:将预热温度提高至160°C 180°C，预热宽度提高至120mm 150mm，并在焊缝两侧增加保温厚度；第二步、焊接:在整个焊接过程中采用电脑温控热处理设备进行电加热跟踪恒温，保证层间温度均不低于预热温度，其具体步骤为:对焊缝进行根部焊接，完成后，立即将焊缝处升温至200°C 400°C，恒温至少4个小时，待缓慢冷却至室温后再进行根部和层间液体渗透检测，随后进行多层多道焊接；第三步、焊后热处理及无损检测:在焊接工作完成后对焊缝立即进行局部焊后热处理，待冷却至室温后，再对焊缝进行无损检测。优选地，在进行电加热跟踪恒温时，布置至少4个测温点，任意两个测温点之间的温度差值不超过50°C。优选地，若分多天完成多层多道焊接，则或者当日完成焊接后，立即进行将焊缝升温至280°C 320°C，恒温至少4个小时，缓慢冷却至室温待次日开始焊接前重新进行所述第一步的预热，或者当日完成焊接后，电脑温控型热处理设备保持焊缝的层间温度不低于预热温度，直至次日重新开始焊接。本发明具有如下优点:1、在预热时将预热温度到从原先的121 °C提高到160°C 180°C，将预热宽度从原先的80mm提高到120mm 150mm,并在焊缝两侧增加保温厚度,焊接全过程采用电脑温控热处理设备进行电加热跟踪恒温，防止热量过快流失并利于扩散氢的逸出，以保证整个焊接过程中层间温度均不低于预热温度，防止预热温度偏低导致焊缝及母材散热过快出现裂纹。2、增加了消氢措施:在根部焊接完成后、焊接工作中断间隙，立即升温至200°C 4000C，恒温至少4个小时，待缓慢冷却至室温后再进行根部和层间液体渗透检测，从根本上消除扩散氢的影响，防止根部和层间出现焊接裂纹。3、更改焊后热处理时机:原工艺是在焊接完成后对焊缝无损检测合格后方进行焊后热处理，改进后在焊接工作完成后对焊缝立即进行局部焊后热处理，降低焊接应力的峰值，使应力分布比较平缓，起到部分消除焊接应力的目的，防止焊缝因内应力产生延迟裂纹。综上所述，本发明提供了一种高强度低合金耐大气腐蚀结构钢的焊接工艺，能够实现防止核级超厚壁支承件焊接出现裂纹的改进型工艺，可应用于后续AP1000及重大专项CAP1400核电站的核级ASTM高强度低合金可耐大气腐蚀结构钢焊接，也可应用于化学成分相同的其它标准核级材料的焊接，有效防止产生冷裂纹。
具体实施例方式为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例作详细说明如下。本实例所应用的AP1000核电站蒸汽发生器横向支撑墙体托架焊接，在前期出现焊接裂纹后分析、改进，弥补技术不足，提供适用于百万千瓦级以上核电站同种核级美标材料可防止焊接裂纹的工艺。实例技术背景:蒸汽发生器横向支撑墙体托架母材设计材质为ASTM A588 Gr.A或Gr.B,托架板最厚为101.8mm,属高强度低合金可耐大气腐蚀结构钢。受现场安装位置限制，坡口型式只能加工成单边V形，熔敷金属填充量大，焊接作业周期长，焊接过程质量难以受控，易出现裂纹。实例原焊接工艺存在问题:其中一套蒸汽发生器墙体托架焊接过程中间检验和在最终验收时无损检测报告显示焊缝中存在裂纹，证明原工艺存在技术不足。进行改进后的工艺实施步骤如下:步骤1、提高实际预热温度到从110°C到160°C 180°C，增加预热宽度从80mm到120mm 150mm，并在蒸汽发生器托架板中间位置填塞保温材料，母材两侧增加保温厚度，焊接全过程采用电脑温控热处理设备进行电加热跟踪恒温，防止热量过快流失并有利于扩散氢的逸出，以保证整个焊接过程中层间温度均不低于预热温度，防止预热温度偏低导致焊缝及母材散热过快出现裂纹。上述步骤中，保温材料应在加热器上面铺设两层，保温材料外面用网格板固定，保温材料之间不得有搭接间隙，以防止热量损失。步骤2、增加消氢处理措施。步骤2.1、在根部焊接完成后，检查焊缝及电阻加热器覆盖的母材表面无碎屑、油月旨、金属飞溅物后，立即将焊缝升温至280°C 320°C，恒温至少4个小时，待缓慢冷却至室温后再进行根部PT检测。步骤2.2、在一个工作日内无法连续完成焊接工作时，适用电脑温控型热处理设备保持焊缝的层间温度不低于预热温度，直至重新开始焊接；或当日完成焊接后立即进行将焊缝升温至280°C 320°C，恒温至少4个小时，缓慢冷却至室温待次日开始焊接前重新进行预热。步骤2.3、完成焊接后，检查焊缝及电阻加热器覆盖的母材表面无碎屑、油脂、金属飞溅物后，立即将焊缝升温至280°C 320°C，恒温至少4个小时，待缓慢冷却至室温后对最终焊缝进行液体渗透检测。上述步骤中，测温点的布置不得少于4个，即焊缝、热影响区、焊缝背部、母材四个位置都要布置热电偶，并保证任意两点的温度差值不超过50°C，保证消氢处理温度可达。步骤3、改变焊后热处理时机。在最终焊接完成后，先不进行最终的无损检测，按照改进工艺，先立即进行升温进行焊后热处理，以消除焊缝中残余的焊接应力，冷却至室温后，对焊缝进行最终的无损检测。
权利要求
1.一种防止ASTM标准高强低合金耐大气腐蚀结构钢冷裂纹的工艺，其特征在于，步骤为: 第一步、预热:将预热温度提高至160°C 180°C，预热宽度提高至120mm 150mm，并在焊缝两侧增加保温厚度； 第二步、焊接:在整个焊接过程中采用电脑温控热处理设备进行电加热跟踪恒温，保证层间温度均不低于预热温度，其具体步骤为:对焊缝进行根部焊接，完成后，立即将焊缝处升温至200°C 400°C，恒温至少4个小时，待缓慢冷却至室温后再进行根部和层间液体渗透检测，随后进行多层多道焊接； 第三步、焊后热处理及无损检测:在焊接工作完成后对焊缝立即进行局部焊后热处理，待冷却至室温后，再对焊缝进行无损检测。
2.如权利要求1所述的一种防止ASTM标准高强低合金耐大气腐蚀结构钢冷裂纹的工艺，其特征在于，在进行电加热跟踪恒温时，布置至少4个测温点，任意两个测温点之间的温度差值不超过50°C。
3.如权利要求1所述的一种防止ASTM标准高强低合金耐大气腐蚀结构钢冷裂纹的工艺，其特征在于，若分多天完成多层多道焊接，则或者当日完成焊接后，立即进行将焊缝升温至280°C 320°C，恒温至少4个小时，缓慢冷却至室温待次日开始焊接前重新进行所述第一步的预热，或者当日完成焊接后，电脑温控型热处理设备保持焊缝的层间温度不低于预热温度，直至次日重新开始焊接。
全文摘要
本发明提供了一种百万千瓦级以上核电站ASTM标准高强度低合金耐大气腐蚀结构钢防止焊接裂纹的工艺，其特征在于，步骤为焊接前提高预热温度，随后进行根部焊接，在焊接过程中断间隙进行消氢处理，焊接完成后先进行焊后消应力热处理，最后进行焊缝最终的无损检测。本发明提供的工艺可应用于后续AP1000及重大专项CAP1400核电站的核级ASTM高强度低合金可耐大气腐蚀结构钢焊接，也可应用于化学成分相同的其它标准核级材料的焊接，有效防止产生冷裂纹。
文档编号B23K31/02GK103143850SQ20131007483
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月8日 优先权日2013年3月8日
发明者解天俊, 张荣俭, 田亮, 冯江猛, 王楠, 李庆光, 陶军 申请人:国核工程有限公司