核电站钢制安全壳自动焊接方法技术

本发明专利技术涉及一种核电站钢制安全壳自动焊接方法，属于核电站建造技术领域。该方法采用匹配实芯焊丝和特定工艺参数的熔化极活性气体保护电弧焊；垂向焊缝采用摆动焊，水平环缝采用直线焊。本发明专利技术的方法能提高核电站钢制安全壳焊缝的内在与外观质量并确保其稳定性，大大提升了钢制安全壳厚板焊接的效率，焊接工期明显缩短。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种，属于核电站建造
。该方法采用匹配实芯焊丝和特定工艺参数的熔化极活性气体保护电弧焊；垂向焊缝采用摆动焊，水平环缝采用直线焊。本专利技术的方法能提高核电站钢制安全壳焊缝的内在与外观质量并确保其稳定性，大大提升了钢制安全壳厚板焊接的效率，焊接工期明显缩短。【专利说明】
本专利技术涉及一种焊接方法，尤其是一种，属于核电站建造
。
技术介绍
核电站钢制安全壳(CV)作为非能动系统的重要组成部分，在事故工况下能有效阻止安全壳内部压力超出设计值和防止放射性物质外泄，是保证核电安全运行的重要设备之一。AP1000三代核电站钢制安全壳是一个密封性钢容器，包括底封头、筒体及顶封头三部分，均由40mm?50mm厚低合金高强韧SA738Gr.B钢板拼焊而成，焊缝总长约为3400m，坡口截面大，相比CPR1000、EPR等堆型核电站，焊接工作量至少增加了 8倍。核电建造对CV所有焊缝的质量要求非常严格，焊接接头的致密性、强韧性、焊接变形量等是必须控制和保证的质量指标。特别是，为防止40mm?50mm厚低合金高强韧SA738Gr.B钢板的焊接裂纹，消除焊后存在的残余应力确保焊接接头综合机械性能，CV所有焊缝均需采取严格、精确的热处理工艺，主要包括焊前预热、焊后消应力热处理等。目前我国所有AP1000核电机组的建造中，CV焊缝的焊接均采用手工电弧焊(SMAW)，热处理工作通常采用火焰烘烤法或简易支撑电加热法，存在以下问题:1.SMAW工艺的电流、电压、焊接速度等能量参数波动性大，未熔合、夹渣、气孔等缺陷产生的几率较大，同时容易导致局部焊接变形超标，焊接质量的稳定性和一致性较差。2.采用SMAW工艺需频繁更换焊条，焊接过程规律性中断，且清渣、打磨工作量大，焊接效率大打折扣，焊接工期难以得到确实保证。3.火焰烘烤法为循环性局部集中加热，在散热面积大的客观条件下，采用此方法进行焊缝的热处理无法实现焊缝长度、厚度方向热处理温度的均匀分布和恒定化，热处理质量得不到保证，且烘烤到规定温度需要的时间长，消耗的可燃气体多。4.简易支撑电加热法为重复性在焊缝上支撑固定加热块和在加热块上铺设保温棉，加热块与焊缝、保温棉与加热块不能紧密贴合，热传导和保温效果差，热处理质量存在较大风险，施工效率低。 申请人:曾经申请的201110351452.0,201210368249.9、201310304367.8,201310162438.5虽从不同角度对核电站建设中的焊接进行了改进，但均不能直接用于解决CV焊接的上述问题。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于:针对上述现有焊接存在的问题，通过工艺改进，提出一种可以使焊接质量得到保证的核电站钢制安全壳安装自动焊接方法。本专利技术的进一步目的在于:针对上述现有热处理存在的问题，通过制作专用辅助装置，确保热处理效果，从而进一步保证核电站钢制安全壳安装自动焊接质量。为了达到以上首要目的，本专利技术的核电站钢制安全壳安装自动焊接方法为:采用匹配实芯焊丝和预定工艺参数的熔化极活性气体保护电弧焊；所述活性气体为体积80 土 5%氩气和20 土 5% 二氧化碳混合气体，输出流量为15?40L/min ；所述实芯焊丝为材质与安全壳材质匹配的直径1.2±0.1mm盘装焊丝；所述特定工艺参数为，焊接电流为频率90-170HZ的脉冲电流，垂向焊缝采用摆动焊，焊接电源的平均电流为100A?150A，焊接电压为19V?22V，焊接行进速度为7?15cm/min，焊丝的伸出长度为10?15mm，焊丝在焊缝两侧的滞留时间为0.3s?0.9s,焊丝从焊缝一侧摆动至另一侧的速度为13?26mm/s,焊丝从焊缝一侧摆动至另一侧的宽度为5?20mm ;水平环缝采用直线焊，焊接电源的平均电流为140A?190A，焊接电压为20V?23V,焊接行进速度为15?35cm/min,焊丝的伸出长度为10?15mm。理论和实践证明，采用本专利技术后，与现有SMAW工艺相比，具有以下优点:I)脉冲电流降低了焊接热输入，焊接变形小，焊接接头具有更好的低温冲击韧性，同时增加了电弧对母材的熔透能力，有效抑制了未熔合和未焊透缺陷的产生；2)科学确定垂向和水平焊缝的焊接方式、速度等参数，使焊接过程稳定、连续，局部焊接变形得到有效控制；3)合理频率的脉冲电流、适当比例的混合气以及合适参数的实心焊丝相结合，实现了熔滴的喷射过渡，同时使焊接熔池冶金反应相对简单，焊接飞溅和气孔、夹渣产生几率大大减少，保证了焊缝的均匀美观。因此采用本专利技术后能够有效提高焊接质量，并使整体焊接的质量更加稳定。为了达到进一步的目的，还包括以下步骤:——制作核电站钢制安全壳热处理专用辅助装置，该装置主要由主体骨架(Z-1)、加热保温器(Z-2)、行走机构(Z-3)、温度传感器件(Z-4)、自动温控仪(Z-5)组成；所述主体骨架(Z-1)主要由顶端带连接板(1-10)的至少两根立柱(1-11、1_12)、上下间隔固定在两根立柱之间的横梁(1-21、1-22、1-23、1-24)构成；所述加热保温器(Z-2 )主要由电加热器件(2-R)和保温棉(2-W)构成；所述保温棉(2-W)的一面具有凹槽，所述电加热器件(2-R)安置于凹槽内紧密贴合，用金属丝网(2-S)裹覆成整体；所述行走机构(Z-3)由连接面板(3-1)、从连接面板下表面朝下延伸的两对行走限位板(3-2)、安装于相对的行走限位板上部之间的传力轴(3-4)，以及套在传力轴上的行走滚轮(3-3)构成；所述行走机构(Z-3 )的连接面板(3-1)下表面两侧分别固定一主体骨架(Z-1 )，所述主体骨架的相对表面分别安装一加热保温器(Z-2)；所述温度传感器件(Z-4)的信号输出端接自动控温仪(Z-5)的对应端口，所述自动控温仪的控制输出端接电加热器件，用以根据温度传感器件输入温度值与预设温控值的比较结果控制电加热器件的通断；——垂向焊缝自动焊接前将所述专用辅助装置行走机构的行走滚轮支撑在安全壳壁板的上沿，使分别固定有加热保温器的两主体骨架分别位于安全壳壁板内外表面；将温度传感器安置在待热处理的垂向焊缝处；沿环形的安全壳壁板上沿移动行走机构，使安全壳壁板两面的加热保温器处于夹持待热处理垂向焊缝的位置；将自动温控仪设定预热温度100~200°C，加热速率为200±20°C /小时，接通电加热器件，在自动温控仪的闭环控制下，对垂向焊缝进行预热处理；移开待焊面背面的专用辅助装置，进行垂向焊缝的自动焊接；——垂向焊缝自动焊接之后将温度传感器安置在待热处理的垂向焊缝处；沿环形的安全壳壁板上沿移动行走机构，使安全壳壁板两面的加热保温器处于夹持待热处理垂向焊缝的位置；将自动温控仪设定保温温度为595~615°C，保温时间为2±0.1小时，且在425°C以上时，56°C /小时≤温度变化速率(加热或冷却速率)(IlO0C /小时，接通电加热器件，在自动温控仪的闭环控制下，对垂向焊缝进行消应力热处理。之后将专用辅助装置移至下一垂向焊缝，按上述同样过程完成自动焊接，之后以此类推，直至完成核电站钢制安全壳所有焊缝的焊接。由于采用专用辅助装置，既克服了火焰烘烤法散热面积大、无法实现焊缝各向热处理温度均匀恒定的缺点，又解决了简易支撑电加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张科青，费松，陈宝智，秦亚林，别刚刚，马富巧，陈美丹，
申请(专利权)人：中国核工业华兴建设有限公司，
类型：发明
国别省市：