涉及驱动机构Ω密封焊缝镍基合金堆焊DDC裂纹控制方法技术

本发明专利技术属于焊接工艺和焊接技术领域，具体涉及一种涉及驱动机构Ω密封焊缝镍基合金堆焊DDC裂纹控制方法，具体包括以下步骤：步骤一：零部件制备；步骤二：使用自动氩弧焊接设备进行CRDMΩ密封结构堆焊工艺评定；焊接工艺参数，焊接热输入Q在9030～10710J/cm之间；步骤三：分别依据RCC‑M标准和ASME标准，对工艺评定试件进行尺寸、目视、液体渗透等无损检测以及金相、化学成分分析的破坏性检验。本发明专利技术焊接技术为自动氩弧焊，焊接电流正接，电流类型为脉冲，可保证焊后无DDC裂纹；并能够有效提高堆焊维修质量，是一种能有效防止镍基合金焊接过程中产生DDC裂纹的控制技术。

DDC crack control method for nickel-based alloy surfacing welding involving drive mechanism_sealing seam

【技术实现步骤摘要】
涉及驱动机构Ω密封焊缝镍基合金堆焊DDC裂纹控制方法
本专利技术属于焊接工艺和焊接
，具体涉及一种涉及驱动机构Ω密封焊缝镍基合金堆焊DDC裂纹控制方法。
技术介绍
控制棒驱动机构(CRDM)是大型压水堆核电站运行过程中的关键设备之一，CRDM的Ω密封焊缝随着机组运行时间的延长出现泄漏事件是必然趋势和常见故障，世界上在用核电站多次反馈该泄漏事件。针对该问题，美国工程师于19世纪90年代作出了一种堆焊设备和技术的专利技术，旨在通过在原Ω焊缝上，按照一定的焊接规范和焊接厚度堆焊690系镍基合金，就能在免除对原焊缝的打磨、补焊等操作的条件下，将新的密封边界建立起来，同时，使原焊缝的表面拉应力转化为压应力，达到止裂和预防裂纹发生延展的效果。针对焊缝失效原因，堆焊选择了抗SCC能力优异的690系镍基合金作为堆焊金属，但是镍基合金却有着其固有缺陷：对高温失塑裂纹(DDC)敏感，容易产生DDC裂纹，这几乎成为了世界范围内镍基合金堆焊技术的难点。多年来，世界范围内的研究结果表明，影响镍基合金DDC的因素主要包括：(1)镍基合金化学成分的构成(2)焊接工艺参数。针对镍基合金化学成分的调整改进，国际上多项研究致力于此，开发了大量的新型镍基合金焊材，有效缓解其DDC开裂趋势，例如，ASME国际标准中，ERNiCrFe-7A镍基合金焊丝是ERNiCrFe-7的升级材料，主要通过Nb的添加使其抗高温失塑裂纹(DDC)性能大大提高，从而提升焊接件的成品率；通过提高材料的纯净度提升焊材的性能稳定性。针对焊接工艺参数的调整改进，则多是“因材施教”，原则上采用小电流大焊速[1]，减少热输入，控制晶粒的长大，可以减少DDC倾向，然而每种具体结构、材料的工艺参数均不相同，没有统一的数据标准；或采取辅助冷却、加快冷却速度，或采用高热源(如激光束和电子束等)对镍基合金进行焊接，控制晶粒的长大，减少DDC倾向。国际上目前的研究结果表明，焊接工艺参数是影响镍基合金DDC裂纹的关键因素之一，但是针对CRDMΩ密封焊缝镍基合金堆焊这一特殊结构特殊工艺的DDC裂纹控制的工艺方法，尚未有文献报道。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种涉及驱动机构Ω密封焊缝镍基合金堆焊DDC裂纹控制方法,该控制方法通过设置焊接电流、焊接电压及焊接速度等工艺参数，控制焊接热输入，实现核电厂控制棒驱动机构Ω密封结构镍基合金自动堆焊无DDC裂纹产生，从而达到保证焊缝焊接质量的目的。本专利技术的技术方案是：一种涉及驱动机构Ω密封焊缝镍基合金堆焊DDC裂纹控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤一：零部件制备；步骤二：使用自动氩弧焊接设备进行控制棒驱动机构Ω密封结构堆焊工艺评定；步骤三：分别依据RCC-M标准和ASME标准，对工艺评定试件进行尺寸、目视、液体渗透等无损检测以及金相、化学成分分析的破坏性检验。上述步骤一中，驱动机构Ω密封结构上部端塞(1)和下部驱动杆行程套管(3)采用00Cr18Ni10N棒材加工，使用ER316L焊丝密封焊接得到Ω密封焊缝(2)。上述步骤二中设置焊接工艺参数：焊接热输入Q在9030～10710J/cm之间。上述步骤二中焊枪保护气体：氩气≥99.99％。上述步骤二中施焊技术采用：不摆动、单丝焊、多道焊。上述步骤二中堆焊维修工艺评定工艺参数为：。上述本专利技术适用于核电厂控制棒驱动机构Ω密封焊缝的镍基合金堆焊。本专利技术的有益技术效果在于：本专利技术设计的镍基合金堆焊DDC裂纹控制方法成功实现了核电厂控制棒驱动机构Ω密封焊缝镍基合金自动堆焊，本专利技术焊接技术为自动氩弧焊，焊接电流正接，电流类型为脉冲，可保证焊后无DDC裂纹；本专利技术针对对象明确，工艺方法容易实现和控制，能够有效提高堆焊维修质量，是一种能有效防止镍基合金焊接过程中产生DDC裂纹的控制技术。附图说明图1为本专利技术设计的涉及驱动机构Ω密封焊缝镍基合金堆焊DDC裂纹控制方法的控制棒驱动机构(CRDM)Ω密封结构示意图；图2为本专利技术设计的涉及驱动机构Ω密封焊缝镍基合金堆焊DDC裂纹控制方法的堆焊层金相检测结果图。图中，1-端塞、2-Ω密封焊缝、3-驱动杆行程套管。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。DDC裂纹是一种固态裂纹，常出现于镍基合金、奥氏体不锈钢、铜基合金和钛合金等材料中。一般金属的塑性随温度的升高而升高，当温度接近材料的熔点时，金属的塑性才会发生急剧下降；但是对于上述几种合金，当温度达到熔点的0.5～0.8时，他们的塑性也会出现一个急剧下降的区域，这个区域就是DDC裂纹出现的区域(DTR)。其中，Emin为DTR温度区间内出现DDC的最小临界应变值，DTR温度区间的大小和Emin的大小可以作为判别DDC敏感性的指标。本专利技术设计的一种涉及驱动机构Ω密封焊缝镍基合金堆焊DDC裂纹控制方法，具体包括以下步骤：步骤一：零部件制备；核电厂控制棒驱动机构(CRDM)Ω密封结构如图1所示，上部端塞1和下部驱动杆行程套管3采用00Cr18Ni10N棒材加工，使用ER316L焊丝密封焊接得到Ω密封焊缝2；步骤二：使用自动氩弧焊接设备进行CRDMΩ密封结构堆焊工艺评定；焊枪保护气体：氩气≥99.99％；施焊技术：不摆动、单丝焊、多道焊；按照自动钨极氩弧焊接中焊接工艺参数范围要求，设置焊接工艺参数，保证焊接热输入Q在9030～10710J/cm之间；这里使用如下表所述焊接工艺参数进行焊接工艺评定；表1堆焊维修工艺评定工艺参数步骤三：分别依据RCC-M标准和ASME标准，对工艺评定试件进行尺寸、目视、液体渗透等无损检测以及金相、化学成分分析等破坏性检验。各项检测结果均符合技术指标要求。其中，金相检测结果如图2所示，在堆焊层熔敷金属内未发现DDC裂纹。本专利技术还针对控制棒驱动机构(CRDM)Ω密封结构ERNiCrFe-7A镍基合金堆焊修复，开展了影响DDC敏感性的关键因素研究。设计了焊接峰值电流与焊接速度的大小参数进行正交组合焊接实验，然后进行堆焊层及熔合区的金相检验，结果如下表1。表2不同焊接工艺参数下Ω密封焊缝堆焊试样金相检验结果注：焊接热输入试验研究表明，针对控制棒驱动机构(CRDM)Ω密封结构镍基合金堆焊修复，焊接热输入是影响镍基合金焊缝DDC敏感性的关键因素。基于试验序号S01焊接工艺参数，保持其它工艺参数不变，设计了峰值电流分别为145A(Q＝9030J/cm)、185A(Q＝10710J/cm)大小参数焊接实验，焊后金相检验均未见缺陷。综合分析试验结果，在本实验中保证焊接热输入Q在9030～10710J/cm之间，能够有效缓解镍基合金焊缝DDC裂纹的产生。则有：在核电厂CRDMΩ镍基合金自动堆焊中，控制焊接热输入q在9030～10710J/cm之间，可实现无DDC裂纹产生。上面结合实施例对本专利技术作了详细说明，但是本专利技术并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利技术宗旨的前提下作出各种变化。本专利技术中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涉及驱动机构Ω密封焊缝镍基合金堆焊DDC裂纹控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤一：零部件制备；步骤二：使用自动氩弧焊接设备进行控制棒驱动机构Ω密封结构堆焊工艺评定；步骤三：分别依据RCC‑M标准和ASME标准，对工艺评定试件进行尺寸、目视、液体渗透等无损检测以及金相、化学成分分析的破坏性检验。

【技术特征摘要】
1.一种涉及驱动机构Ω密封焊缝镍基合金堆焊DDC裂纹控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤一：零部件制备；步骤二：使用自动氩弧焊接设备进行控制棒驱动机构Ω密封结构堆焊工艺评定；步骤三：分别依据RCC-M标准和ASME标准，对工艺评定试件进行尺寸、目视、液体渗透等无损检测以及金相、化学成分分析的破坏性检验。2.根据权利要求1所述的一种涉及驱动机构Ω密封焊缝镍基合金堆焊DDC裂纹控制方法，其特征在于：所述步骤一中：驱动机构Ω密封结构上部端塞(1)和下部驱动杆行程套管(3)采用00Cr18Ni10N棒材加工，使用ER316L焊丝密封焊接得到Ω密封焊缝(2)。3.根据权利要求1所述的一种涉及驱动机构Ω密封焊缝镍基合金堆焊DDC裂纹控制方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：林方强，芦丽莉，尚巍，付荣真，叶义海，李阳，牛璐，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，中核核电运行管理有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51