【文章內(nèi)容簡介】 0優(yōu)15優(yōu)20優(yōu)15K優(yōu)20K優(yōu)15лA類C235A類C245A類C255 碳鋼的焊接工藝特點上述碳鋼的牌號不論是普通碳素鋼或優(yōu)質(zhì)碳素鋼，含碳量及合金元素低，對有害元素的含量控制嚴格，焊接性能比其它類型的鋼好。 焊接具有以下特點：1） 可裝配成各種不同接頭，適應各種不同位置施焊，且焊接工藝和操作技術(shù)比較簡單，容易掌握；2） 焊前不需預熱。但對核島安裝工程焊接接頭，按俄方設(shè)計要求和質(zhì)保要求，核電站設(shè)計按40年運行，考慮到焊接接頭承受各種應力（機械熱應力、腐蝕應力），特別是對于輻照的接頭，引起脆化等，應按пHAэг700989,核動力裝置的設(shè)備和管道焊接和堆焊的基本規(guī)則第六章有關(guān)規(guī)定執(zhí)行(詳見程序LYGTM2069)；3） 塑性好,焊縫產(chǎn)生裂紋和氣孔的傾向小，可制造大型的構(gòu)件及受壓容器，核電工程用它預制支架、管道、通風管及貯罐；4） 對焊接電源沒有特殊性要求。交直流電焊機都可以焊接，核電工程對碳鋼的焊接接頭都選用堿性焊條，只能選用直流電焊機；5） 焊接熔池可能受到空氣中氧和氮的侵襲，使焊縫金屬氧化和氮化。焊縫中有氧化亞鐵存在，可能引起熱裂紋。但核電工程選材上特別重視選用抗裂性能好的堿性焊條。在技術(shù)上，采取較可靠的焊接方法和工藝，從事核電建設(shè)的焊工都要經(jīng)嚴格的培訓取證才能上崗。6） 焊接方法：對于低碳鋼而言采用任何熔化焊的焊接方法都能滿足性能的要求，在核電工程選用的焊接方法有：手工鎢極氬弧焊、手工電弧焊、埋弧自動焊、電渣焊、CO2氣體保護焊。（二）Ⅱ類 低合金鋼（硅錳鋼）的焊接 最小屈服強度σs＞300Mpa低合金鋼是在碳素鋼基礎(chǔ)上加入一定量合金元素的鋼稱合金鋼。其合金元素的含量一般不超過5%，以提高鋼的強度并保證其具有一定的塑性和韌性，或使鋼具有某種特殊性能，如耐低合金鋼，可分為高強鋼、低溫用鋼、耐腐蝕鋼及珠光體耐熱鋼四種。本章結(jié)合田灣核電站的具體情況只介紹硅錳鋼的焊接。田灣核電站安裝工程常見硅錳鋼的牌號有：俄方鋼材牌號：09г2C、15гC、16гC、20гCл中國鋼材牌號：16Mn、16MnR、16MnHR、20MnHR上述鋼材牌號的化學成份：質(zhì)量分數(shù)%鋼號化學成分 質(zhì)量分數(shù)%力學性能CSiMnP≤SCrNiCu其它σnσsδ5%Αk/Jcm2≤09г151616Mn16MnR硅錳鋼的焊接工藝特點：這類鋼的共同特點是焊縫熱影響區(qū)具有不同程度的淬硬傾向，焊縫和熱影響對冷裂紋都比較敏感。含碳量和合金元素的含量愈高，熱影響區(qū)的淬硬傾向就愈大，同時金相組織中馬氏體成分所占比例就愈多，馬氏體是一種硬而脆的組織，不僅對冷裂紋敏感，而且也降低金屬韌性。因此在擬定低合金高強鋼的焊接工藝時，應以防止接頭各區(qū)域馬氏體組織和冷裂紋形成為基本出發(fā)點。首先應是采取預熱，降低焊縫和熱影響區(qū)的冷卻速度。其次是建立低氫的焊接條件，包括采用低氫焊接材料，焊條按規(guī)定的規(guī)范烘干，去除焊接區(qū)和焊絲表面的油垢和水分等。然后是采取保持層間溫度并進行后熱或焊后消氫處理等工藝措施。低合金高強鋼焊接中的另一個困難是接頭熱影響區(qū)由于淬硬而變脆，塑性和韌性明顯下降。鋼材的強度愈高這種傾向愈嚴重。為確保高強度鋼焊接接頭的塑性和韌性，除了采用低氫型焊接材料之外，必須注意正確選擇焊接熱輸入量。對于超過一定厚度的低合金高強度鋼接頭必須采用焊前預熱\焊后熱處理，降低接頭熱影響區(qū)的硬度，提高塑性和韌性。例如 16Mn厚度≥30mm采用手工電弧焊工藝時焊前應預熱到1001200C即可，焊接工作結(jié)束后，在6006500C溫度范圍內(nèi)作消除應力處理。對于俄方牌號的硅錳鋼應按пHAэг700989，核動力裝置的設(shè)備和管道焊接和堆焊的基本規(guī)則第六章有關(guān)規(guī)定執(zhí)行（詳見程序LYGTM2069）（三）不銹鋼1． 核島安裝中常用的不銹鋼牌號俄方牌號有08х18H10 08х18H9 08х18H10T 10х18H10T 　　　09х18H10T等。ГOCT標準不銹鋼的鋼號化學成分鋼材牌號化學成分（質(zhì)量分數(shù)）CSiMnP≤S≤CrNiMoWTiГOCT標準不銹鋼鐵的熱處理及力學性能鋼材牌號熱處理σb/MPaσs/MPaδ%φ%ακJ cmEMPa硬度HBS奧氏體型2． 不銹鋼的焊接工藝特點：在不銹鋼的焊接中，絕大部分都是奧氏體，不銹鋼具有良好的耐腐蝕性能，高溫性能和焊接性能，如果焊材選用不當或者焊接工藝不正確也會出現(xiàn)下列問題：晶間腐蝕它是188型奧氏體鋼（如1Cr18Ni9）最危險的破壞形式之一。室溫下碳元素在氏體中的溶解度很小，%,%，因此只能在淬火狀態(tài)下使碳溶在奧氏體中，從而保證鋼材具有較高的化學穩(wěn)定性。但是，這種淬火狀態(tài)的奧氏體鋼是加熱到4500C8500C或在該溫度下長期使用時，就會在腐蝕介質(zhì)中產(chǎn)生晶間腐蝕。奧氏體鋼產(chǎn)生晶間腐蝕一般認為是由于晶粒邊界形成貧鉻區(qū)造成的。其原因是在4500C8500C溫度下，碳在奧氏體中擴散速度大于鉻在奧氏體中的擴散速度。當奧氏體中含碳量超過它在室溫的溶解度（%）后，碳就不斷向奧氏體邊界擴散，并和鉻化合析出碳化鉻Cr2C6，但是鉻的質(zhì)子半徑大，擴散速度慢，來不及向邊界擴散，當晶界附近大量的鉻和碳化合成碳化鉻造成奧氏體晶界貧鉻，當晶界附近的金屬含鉻量低于12%時就失去抗腐蝕的能力。在晶間腐蝕介質(zhì)的作用即產(chǎn)生晶間腐蝕。奧氏體不銹鋼在焊接工藝不當時會在焊縫和熱影響區(qū)造成晶間腐蝕，因此在焊接工藝上應采取下列措施：1． 控制含碳量。碳是造成晶間腐蝕的主要元素，%以下時，能夠析出碳的含量較少，%時，能夠析出碳的量增加，%以下。如奧10137田灣核電站選用的焊條эA400/10T，焊絲CB04X19H11M3，都是超低碳焊材等，—%時，則全部碳溶解在奧氏體中，即便加熱4500C—8500C也不會形成貧鉻區(qū)，故不會產(chǎn)生晶間腐蝕。通常所說的超低碳不銹鋼，如國產(chǎn)不銹鋼牌號00Cr18Ni9，俄方不銹鋼牌號03X18H106X18H103X18H108X18H10等。2． 添加穩(wěn)定劑。在鋼材和焊材中加Ti、Nb等與碳的親和力比鉻強的元素能夠與碳結(jié)合成穩(wěn)定碳化物，從而避免在奧氏體晶界造成貧鉻對抗晶間腐蝕能力起十分良好的作用，常用的不銹鋼材和焊材都含有Ti和Nb。3． 進行固溶處理。將焊接接頭進行固溶處理。方法是在焊后把接頭加入到1050—11000C，此時碳又重新落入奧氏體中然后迅速，穩(wěn)定奧氏體組織。4． 采用雙相組織，在焊縫中加入鐵素體形成元素，如鉻、鋁、硅、鉬等以使焊縫造成奧氏體加鐵素體的雙相組織。因為鉻在鐵素體中擴散速度比奧氏體中快，碳化鉻在鐵素體內(nèi)部其附近析出減輕了奧氏體晶界的貧鉻現(xiàn)象。一般控制焊縫金屬中鐵素體含量2—8%，如果鐵素體過多也會使焊縫金屬變脆。5． 減少焊接熱輸入。在焊接工藝方面，在保證焊縫熔合良好的前提下，盡可能采用小的焊接電流，快的焊接速度，短弧多道焊，先焊一層后，完全冷卻后在焊下一層，也就是層間溫度的控制。田灣核電站安裝工程不銹鋼的焊接工藝要求層間溫度低于1000C，一般焊工施焊過程中，不銹鋼焊接層間溫度都控制在600C以下（手能摸，再焊下一層）。此外還必須注意焊接次序，盡量不使它受重復熱循環(huán)作用，另外應注意避免焊接接頭過熱（例如：打磨焊縫過熱發(fā)蘭色），用大規(guī)范，焊條尾部發(fā)紅，一些有用的保護成份過早揮發(fā)，合金元素燒損，也容易形成焊接缺陷。第五章 核島安裝使用的焊接材料一、焊材牌號及種類（田灣核電站核島系統(tǒng)所使用焊接材料） 名稱 牌號 規(guī)格 用途 碳鋼焊絲 CB08М2C φ1mm、2mm 碳鋼構(gòu)件，風管、管道、預 H08Mn2Si φ1mm、2mm 制安裝TIG焊接 碳鋼焊條YOHии13/45 、3mm、4mm、5mm碳鋼構(gòu)件，風管、管道、J427 、3mm 預制安裝SMAW的焊接 YOHии13/55 φ3mm、4mm、5mmJ567 、3mm、4mmпT30 φ3mm、4mm 主管道填充蓋面焊接R307 φ3mm、4mm 模擬主管道焊接填充蓋面 堆焊過渡層焊條 цл–25/1 φ3mm、4mm 主管道堆焊過渡層 A307 φ3mm、4mm 模擬主管道堆焊過渡層 堆焊焊條 эA898/21E φ3mm、4mm 主管道堆焊 A002 φ3mm、4mm 模擬主管道堆焊焊條 不銹鋼焊條 цл51 φ3mm、4mm 主泵殼與主管道連接接頭焊接(馬氏體) G217 φ3mm、4mm 模擬主泵殼與主管道連接接頭焊接 不銹鋼焊絲 CB04X19H11M3φ1mm、3mm 不銹鋼構(gòu)件及管道焊接 不銹鋼焊條 эA–400/10T φ3mm、4mm эA400/10T φ3mm、4mm A137 異種鋼焊絲 CB10X16H25AM6 、2mm用于碳鋼加不銹鋼構(gòu)件管道焊接焊條 эA395/9 φ3mm、4mm二．焊材的管理焊接材料管理是保證焊接質(zhì)量的前提之一，錯用焊材會造成潛伏的不合格焊縫，而給工程留下質(zhì)量隱患，甚至導致核電站運行期間重大事故發(fā)生。焊材管理主要從兩方面入手：1）外部保證：從外部采購的焊材必須按標準進行驗收。驗收試驗合格方可入庫。2）內(nèi)部控制：嚴格按程序要求存放烘干，保溫及發(fā)放。（1） 焊材的驗收 技術(shù)部培訓室對于俄方采購的焊材依據(jù)пHAэг701089核動力裝置和管道焊接接頭和檢驗規(guī)程進行驗收試驗。我國的焊材依據(jù)LYGTM2163焊接填充材料驗收進行驗收試驗，證明其質(zhì)量達到標準的要求，方可入庫，以保證現(xiàn)場使用的成批焊材具有穩(wěn)定的質(zhì)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貯存室內(nèi)要配置空調(diào)、除濕機，室內(nèi)不允許放置食物或飲料，烘干室的環(huán)境應保持清潔衛(wèi)生，未經(jīng)過授權(quán)人員不得進入。焊材只能以原始未拆封形式存放在烘干室的貨架上，貨架要求離地面高度不小于300mm，離墻壁距離不小于300mm，每一種批號要用隔板隔開或留有足夠的間隙間隔，并用標簽注明型號、規(guī)格、批號和有效期。（3） 烘干和保溫烘干員在烘干室中對申請使用的焊接材料進行烘焙。烘干員除去焊條原始包裝，然后放進烘干箱并在烘箱門上貼上標簽，注明該烘箱每一隔層放置的焊材。標簽應指明焊材的型號或牌號、規(guī)格、批號、用途，烘箱在同一時間內(nèi)只允許放入同一牌號的焊條。每一格層只允許放一種規(guī)格的焊條。烘干員對每種牌號的焊條進行烘干時，必須根據(jù)技術(shù)部門編制的程序或指示書規(guī)定的溫度進行烘干。指示書應放在烘干室內(nèi)。烘干員應按程序要求及時做好烘干記錄。烘干記錄內(nèi)容包括焊條牌號、規(guī)格、批號、數(shù)量、實際烘焙溫度，開始和終止烘焙時間及烘干次數(shù)。烘干溫度的測量是用經(jīng)過標定的自動控制測量裝置，或用經(jīng)過標定的手提測量溫度表進行測量。每隔30分鐘測量并記錄一次，烘干時間達到程序或指示書所規(guī)定的最小值和最大值范圍內(nèi)，但如果屬于同一類型（碳鋼或不銹鋼）的兩種牌號的焊條，保溫溫度要求近似，則這種焊條分別置于不同隔層，可以放在同一保溫箱中，每一格層只允許放入一種規(guī)格的焊條。保溫溫度是技術(shù)部編制的程序或指示書規(guī)定的溫度進行保溫。實際保溫溫度的測量是用經(jīng)過標定的自動控制和測量裝置或是用經(jīng)過標定的手提測量溫度表進行測量，每隔2小時測量并記錄一次。烘干員應按要求及時做好保溫記錄。記錄包括焊接材料放入和取出保溫箱的日期和時間、保溫溫度。對于兩種焊條同處于保溫箱的情況，實際溫度應控制在共同允許的溫度范圍內(nèi)。保溫時間達到最長時間極限前或者保溫溫度降到最小溫度界限前，烘干員應取出焊條或者發(fā)放出去立即使用或者降級使用。用于評定的焊條只允許重復烘干一次。（4） 焊材的發(fā)放 焊工需領(lǐng)取焊條或焊絲時，烘干員應在焊條/焊絲發(fā)放記錄表上作記錄，并由領(lǐng)取人簽名。發(fā)放記