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本文介紹了鎳基合金焊材在SA335Gr.P11+TP304L厚壁管異種鋼焊接中的應(yīng)用。先在SA335Gr.P11低合金鋼坡口邊緣預(yù)堆焊一定厚度的鎳基合金隔離層，隔離層堆焊堆焊完成后進(jìn)行焊后熱處理及無(wú)損檢測(cè)，能防止TP304L鋼管的敏化。

1 引言

核電站原理是由原子核反應(yīng)堆釋放的核能通過(guò)一套動(dòng)力裝置將核能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝�的�?dòng)能，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋�為了能耐高溫高壓，在三代核電站中大量使用了�?/span>SA335Gr.P11耐熱鋼管。本文針對(duì)SA335Gr.P11耐熱鋼管與TP304L奧氏體不銹鋼異種鋼進(jìn)行了焊接和熱處理工藝分析。

2焊接工藝分析

2.1 焊接方法的選用

目前我國(guó)核電站建設(shè)在安裝過(guò)程中，工藝選用都比較的成熟和保守，主要是為了保證核電安裝的質(zhì)量，A335Gr.P11+TP304L異種鋼的焊接對(duì)于薄壁管采用手工鎢極氬弧焊進(jìn)行焊接，對(duì)于大厚壁管采用手工鎢極氬弧焊+手工焊條電弧焊的方法進(jìn)行焊接。

2.2 焊接坡口的選擇

2.3 工藝路線選擇

由于設(shè)計(jì)規(guī)范要求厚壁管SA335Gr.P11焊后需要熱處理，所以SA335Gr.P11+TP304L厚壁管的焊接首先得在SA335Gr.P11低合金鋼坡口邊緣預(yù)堆焊一定厚度的鎳基合金隔離層，隔離層堆焊堆焊完成后進(jìn)行焊后熱處理及無(wú)損檢測(cè)，最后加工坡口與TP304L管子進(jìn)行焊接，如圖2所示。坡口加工后隔離層的厚度不小于3mm。

2.4 焊接性能分析及焊材的選用

根據(jù)設(shè)計(jì)要求所采用的焊接材料：焊絲為ERNiCr-3（φ2.0mm），焊條為ENiCrFe-3（φ3.2mm）。

3 焊接工藝

3.1 采用直流脈沖

GTAW焊直流脈沖GTAW焊較直流GTAW焊的優(yōu)點(diǎn)：增大焊縫的深度比；防止燒穿；減小熱影響區(qū)范圍；增加熔池的攪拌作用，有助于減少氣孔和未熔合的現(xiàn)象，在小電流焊接時(shí)，可增強(qiáng)電弧的挺度。

3.2 保護(hù)氣體

采用氬-氦混合氣體GTAW焊，即產(chǎn)品焊縫使用90%Ar+10%He，或再提高混合氣中He氣的含量，利用Ar氣電弧穩(wěn)定柔和，He氣電弧發(fā)熱量大而集中，增加熔深的特點(diǎn)，消除該異種鋼產(chǎn)品焊縫焊接中的層間未熔合缺陷的產(chǎn)生。

3.3 焊接方法

對(duì)該異種鋼產(chǎn)品焊縫應(yīng)采用GTAW打底焊，手工電弧焊（SMAW）填充、蓋面。

3.4 注意事項(xiàng)

使用鎳基合金焊材必須注重焊接過(guò)程中的清理。焊件表面的油污和不潔物必須清除。多道多層焊時(shí)應(yīng)進(jìn)行加強(qiáng)層間打磨清理，因?yàn)殒嚮�合金焊材焊接過(guò)程中表面易形成氧化膜如NiO等，由于其熔點(diǎn)超過(guò)2000℃，比母材高，如果不清除很容易形成焊縫夾夾物。 為了防止焊縫收縮變形，接頭應(yīng)力集中。對(duì)接管道組對(duì)采用同材質(zhì)點(diǎn)固棒在坡口內(nèi)均勻點(diǎn)固，焊接采用雙人對(duì)稱焊焊接，應(yīng)從兩側(cè)均勻、交替施焊且兩名焊工技能水平應(yīng)相當(dāng)，且每道起搭接接頭應(yīng)錯(cuò)開。 對(duì)于管道熱處理時(shí)，采用電阻加熱器進(jìn)行加熱，操作方便筒單，安全可靠，熱處理記錄可追溯性強(qiáng)。

4 隔離層熱處理

4.1 熱處理

隔離層焊接完成后立即進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，如不能立即進(jìn)行則應(yīng)在管子冷卻至室溫前進(jìn)行后熱，熱處理參數(shù)詳見表4。熱處理采用電阻加熱局部熱處理的方式，熱處理設(shè)備需能自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)溫度。 預(yù)熱加熱時(shí)電阻絲在離坡口邊緣至少20mm處繞管道一周布置，用無(wú)機(jī)保溫棉包裹，并鐵絲綁扎固定。電阻絲離坡口邊緣距離不應(yīng)過(guò)大，加熱時(shí)熱電偶上下均勻布置。

4.2 注意事項(xiàng)

熱處理時(shí)應(yīng)注意：（1）預(yù)熱至規(guī)定溫度后保溫半小時(shí)，方可開始焊接。（2）焊后熱處理不能立即進(jìn)行時(shí)需進(jìn)行后熱。（3）因某種原因而導(dǎo)致焊接中途停止，預(yù)熱、后熱應(yīng)按原要求重新進(jìn)行。（4）焊后熱處理加熱溫度在300℃以下時(shí)，升溫速度不要求。（5）焊后熱處理降溫至≤300℃停止通電，自然冷卻；降溫至≤100℃拆除加熱裝置。（6）所有預(yù)熱、后熱及焊后熱處理保留曲線記錄。（7）熱電偶測(cè)溫端緊貼焊縫并避免與加熱帶接觸。 保溫棉至少應(yīng)將加熱帶全部覆蓋。

5 結(jié)論

采用鎳基合金焊材先預(yù)堆焊隔離層的方法能很好的解決SA335Gr.P11+TP304L厚壁管的焊后熱處理問(wèn)題，避免了TP304L鋼管的敏化。多層多道焊時(shí)，焊道起弧與收弧接頭錯(cuò)開，注意層間焊道的清理，打磨須圓滑過(guò)渡，尤其是母材側(cè)壁應(yīng)特別仔細(xì)，可防止應(yīng)力集中和減少夾渣、未熔合等缺陷的產(chǎn)生，提高焊接一次合格率。