异种钢焊接在核电压力容器制造中的应用.docx

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异种钢焊接在核电压力容器制造中的应用

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摘要：异种钢焊接具体是指在显微组织、化学成分以及机械性能等方面表现出较大差异的异种金属焊接。在核电压力容器制造过程中，有时一种材料无法满足完全满足产品制造要求，此时需要对异种钢焊接技术进行应用，以此来全面保证核电压力容器的制造质量。本文针对异种钢焊接在核电压力容器制造当中的应用进行分析，并提出具体的应用对策，希望能够为相关工作人员起到一些参考和借鉴。

关键词：异种钢焊接；核电压力容器；制造；应用

在工程机械的实际制造过程当中，有时任何一种材料往往都无法使产品的使用要求得到满足，此时为了使产品结构和功能要求得到满足，需要对异种钢焊接技术进行应用。对于异种金属焊接而言，其和同种金属焊接相比难度相对较大，而且过程十分复杂，由于母材的性质不同，因此也给冶金带来了一定困难。但通过异种钢焊接技术的应用，可以有效提升产品质量和性能。因此，相关工作人员需要在核电压力容器制造过程中，合理应用异种钢焊接技术，从而全面保证容器设备的生产制造质量。

一、不锈钢堆焊

压力容器是核电站回路当中一类重要部件，其往往长时间在高温和高压环境当中工作，而且还需要受到核辐射。为了避免压力容器表面在工作时被腐蚀，使压力容器使用寿命得到延长，需要在压力容器内表面有效开展不锈钢堆焊操作。现如今，在核电压力容器和石油化工行业加氢反应器制造中已对该种焊接工艺方法进行有效应用。针对压力容器材料进行分析，其主要为508-Ⅲ钢，组织则为贝氏体回火组织。对于堆焊焊材则具体采用308L和309L，后者主要为过渡层，可以使母材对不锈钢产生的稀释得到减少。308L为不锈层，主要为奥氏体组织。在对309L进行堆焊时，由于压力容器材料的碳含量相对较高，因此具有较大的淬火倾向，可以有效避免焊接裂纹的出现，而且还能够使焊缝和热影响区组织与性能得到改善，并对焊后残余应力进行消除。在实际焊接之前需要预热母材，而在焊接后还需要做好中间热处理，从而使焊接残余应力得到有效消除，使应力腐蚀敏感性得到降低。除此之外，还可以使热影响区得到软化，从而使焊缝塑性得到提高，有效达到去氢目的。在焊接之后，工作人员需要在堆焊面进行渗透探伤检验。在完成过渡层焊接工作之后，需要在过渡层上对不锈层进行堆焊，而不锈钢的淬硬倾向相对较小，因此在进行焊接时不需要加热。与此同时，奥氏体不锈钢的热裂倾向较强，因此容易有凝固裂纹产生，在实际堆焊时需要严格控制中层间温度[1]。

图1异种钢焊接示意图

二、508-Ⅲ钢与不锈钢零件的对接焊

针对508-Ⅲ钢和不锈钢零件之间的对接焊进行分析，其代表件主要为接管以及接管安全端的对接焊操作。具体来说，安全端作为压力容器进出口接管和不锈钢主管道之间的连接过渡部件，具有十分重要的作用。所以，对接管以及接管安全端进行焊接，在压力容器生产制造过程当中是十分重要的一项环节。在焊接接管及安全端时，需要针对珠光体类刚和奥氏体类钢进行异种钢焊接。这两类材料在组织和成分方面存在差异，尤其表现在导热导电性能、热膨胀、耐磨性、腐蚀性以及强度等方面。在焊接这两种材料之后，形成的焊接接头与相近或者相同钢中焊接要更为复杂。在具体焊接时，首先需要在焊接安全端之前，在接管侧的508-Ⅲ钢坡口面对镍基合金隔离层进行堆焊，其主要使用152焊条或者52焊丝等焊材，镍基焊丝可以对母材稀释进行承受，没有裂纹产生，而且通过堆焊镍基隔离层还可以形成具有稳定组织和性能的焊缝。对于预堆焊一般对热丝TIG焊或者SMAW焊进行采用，稀释主要是指在熔焊过程中，熔敷金属由于受到母材或前焊道的熔入影响，进而导致化学成分含量有所降低。通过隔离层可以使母材稀释作用得到减少，方便隔离层和安全端之间形成具有良好性能的焊接接头[2]。

三、不锈钢锻件与镍基合金锻件的组焊

对于不锈钢锻件和镍基合金锻件之间的阻焊进行分析，其代表件主要为管座法兰和管座贯穿件之间的对接焊。管座法兰主要为0Cr18Ni9Ti锻件，而管座贯穿件则是Inconel690镍基合金锻件。焊缝组织主要为奥氏体和少量碳化物，虽然对比其它不锈钢焊接较为容易，但依然存在焊接热裂纹、晶间腐蚀、脆化、应力腐蚀等问题。除此之外，奥氏体钢的导热性能相对较差，具有较大的线胀系数，因此容易出现焊接应力和变形大的问题。在焊接该焊缝时，需要在管座固定焊之后，将管座在卧式机床上装卡，之后采用旋转管座焊接。在此过程当中，所使用的焊材主要为镍基焊丝，并在室温状态下进行焊接。为了避免有焊接热裂纹产生或者析出铬碳化物，需要在施焊时对层间温度进行严格控制，而且在焊接之后不需要进行热处理。在实际焊接时，需要针对焊缝污染做好具体的预防工作，而且还需要针对焊缝进行渗透探伤检查。

四、低合金钢锻件与镍基合金锻件的组焊

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