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反应堆压力容器CRDM管座法兰与贯穿件对接焊工艺研究

0 前言

反应堆压力容器(RPV)是核电站的关键核岛主设备,其焊接质量直接影响整个核电站安全及寿命。压水堆控制棒驱动机构(CRDM)是核反应堆系统中重要的机械设备,不仅是一回路冷却剂承压边界,而且是辐射防护的第二道屏障,因此对整个反应堆系统压力边界的完整性有重要影响,焊缝往往是薄弱环节,因此必须通过保证焊接质量进而保证无任何冷却剂泄露[1-3]。大量CRDM贯穿件存在于 CPR1000 类型、华龙一号类型、AP1000类型反应堆压力容器中。RPV各部件焊缝中,CRDM贯穿件与管座法兰焊缝属于压力边界承压焊缝,需要面对高温、高压、强烈中子辐照等恶劣的服役工况,所以对接头完整性、力学性能、耐腐蚀性等具有较高的要求,甚至对焊后产品的变形量也具有严格要求。

此外,CRDM贯穿件与管座法兰焊缝为异种材料对接焊缝,管座贯穿件为Inconel 690镍基合金,管座法兰为06Cr18Ni11Ti奥氏体不锈钢。两种材料成分差别较大,焊缝成分复杂,不仅易形成不良组织,显著降低焊接接头的力学性能和耐蚀性,而且采用镍基合金焊接材料,易产生热裂纹和再热裂纹[4-8]。

定义5 先行事件和照应事件 面向事件的中文文本中如果存在事件间的指代关系,表达较为具体的事件称为先行事件,表达较为抽象的事件称为照应事件.事件的具体和抽象的判别与事件所包含的要素是否齐全有关,即事件的对象、环境和时间要素是否缺省.

国内一些制造厂在坡口设计时采用了深度为35 mm的窄间隙坡口。对于焊接设备而言,采用常规的窄间隙TIG焊枪可以保证深窄坡口内的良好保护效果,但在坡口表面时还需更换常规TIG焊枪,增加了设备操作的复杂性,进而降低设备利用率。

社会责任意识的形成需要教师在日常生物教学中就有意识的搜集相关材料对学生进行渗透内化。如社会热点转基因食品,培养学生关注生物技术的应用;如科学家袁隆平的贡献,培养学生社会责任意识;再如以食物保存方法为内容,培养学生应用所学知识解决现实生活问题的能力。

针对上述难点,文中研制了一套适用于CRDM贯穿件与管座法兰窄间隙TIG焊接的专用焊枪,并开展了工艺验证试验,结果表明采用该焊枪焊接的焊缝化学成分、力学性能、腐蚀性能、接头完整性等方面均满足制造厂技术条件考核指标。

一些颇具规模的家族企业在接班过程中都不同程度地遭受了失败,一再验证了“富不过三代”的俗语。因此,如何通过接班人选择,在避免风险的同时,将最有能力者置于家族企业管理层的顶端,进行企业权力的顺利交接,实现企业的良性发展,已成为一个非常现实的问题。用家族成员可以实现企业稳定,用外部成员可以解决企业发展,[1]家族企业在不同的发展阶段,需要对三种主要的接班模式进行选择,按照科学的企业接班机制,顺利完成接班过程。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

试验材料选用规格为外径φ110 mm、壁厚40 mm的Inconel 690镍基合金管以及外径φ110 mm、壁厚40 mm的06Cr18Ni11Ti奥氏体不锈钢。采用的焊接材料为φ0.9 mm规格的ERNiCrFe-7镍基合金焊丝,该焊丝成分与Inconel 690母材基本一致,但由于镍基合金焊缝对热裂纹较为敏感,需要严格控制06Cr18Ni11Ti奥氏体不锈钢管材的S,P,Si等杂质含量,具体化学成分见表1。坡口设计如图1所示。

表1 试验材料化学成分(质量分数,%)

材料NiCrFeSPSiInconel690镍基合金管余量27.0~31.08.0~11.0≤0.015≤0.015≤0.5006Cr18Ni11Ti不锈钢管9.0~12.017.0~19.0余量≤0.015≤0.020≤0.50ERNiCrFe-7焊丝余量28.5~30.08.0~12.0≤0.010≤0.010≤0.20

图1 焊接坡口设计以及试板解剖图

1.2 焊接工艺确定

考虑到06Cr18Ni11Ti不锈钢与镍基合金焊接过程中存在热裂纹敏感性高、变形量大、易过热出现δ相等问题。在制定焊接工艺时,需要严格控制热输入,在保证工艺性的基础上,尽量采用较小热输入焊接。一方面可以降低稀释率,使06Cr18Ni11Ti不锈钢中更少的S,P进入焊缝;另一方面可以防止过热,减少变形量。在前期工艺摸索的基础上,最终制定了TIG焊工艺,具体参数见表2。

由于CRDM管坡口为深35 mm的窄间隙坡口,若使用常规窄间隙热丝TIG焊枪,由于其只能在深、窄坡口产生良好的保护效果,在焊接到坡口表面之后需更换普通热丝TIG焊枪,不仅增加设备成本,而且增加了操作的复杂性。文中针对该坡口设计了专用焊枪,既可以焊接深、窄坡口,也可以焊接坡口表面,均能达到良好的保护效果,如图2所示。

表2 焊接工艺参数

焊接电流I/A电弧电压U/V焊接速度v/(mm·min-1)送丝速度v送/(mm·min-1)氩气流量Q/(L·min-1)1901212080018

图2 专用焊枪

1.3 试验方法

焊接完成后解剖试件进行焊缝化学成分分析、接头力学性能试验、接头晶间腐蚀性能试验和接头金相检验等。采用的试验设备有电子拉伸试验机、金相显微镜(OLYMPUS GX51)等。

2 试验结果与分析

2.1 化学成分

按照GB/T 223.5—2008《钢铁 酸溶硅和全硅含量的测定 还原型硅钼盐分光光度法》对CRDM管座法兰与贯穿件环焊缝进行了化学成分分析,结果见表2。由表2可见,各元素满足技术条件指标要求,通过控制06Cr18Ni11Ti不锈钢管成分和焊接工艺,保证了焊缝的低S,P含量。

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2.2 力学性能

分别按照GB/T 2651—2008《焊接接头拉伸试验方法》、GB/T 4338—2006《金属材料 高温拉伸试验方法》标准对环焊缝接头进行了室温、350 ℃高温拉伸性能试验,试验结果见表3。抗拉强度、屈服强度均符合技术指标要求,室温、350 ℃高温拉伸试件均断裂于母材位置。

表2 焊缝化学成分(质量分数,%)

项目CSiMnSPNiCr要求值≤0.04≤0.50≤1.0≤0.010≤0.010余量28.00~31.50实测值0.030.230.830.00190.005657.1429.35项目FeNbAlTiCuCoMo要求值8.00~12.00≤0.10≤1.10≤1.00≤0.20≤0.05≤0.50实测值10.870.010.490.560.0340.00450.014

表3 室温、350 ℃高温拉伸性能

项目试验温度T/℃抗拉强度Rm/MPa屈服强度Rp0.2/MPa断裂位置要求值室温≥520≥205—350≥390≥125—实测值室温675338母材350410225母材

对于弯曲性能,技术条件要求弯曲后试件拉伸面不允许出现明显开裂,裂纹尺寸≤0.4 mm,裂纹数量≤3处,且单个裂纹、气孔、夹渣长度≤2 mm。按照GB/T 2653—2008《焊接接头弯曲试验方法》对环焊缝接头进行了横向面弯、背弯、侧弯性能试验,结果见表4。由表4可知,面弯、背弯、侧弯结果均合格。

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表4 弯曲性能试验结果

弯曲形式试样尺寸/(mm×mm)压头直径d/mm弯曲角度α(°)结果横向面弯16×3064180合格横向背弯16×3064180合格横向侧弯10×1640180合格

按照GB/T 2650—2008《焊接接头冲击试验方法》对环焊缝接头中焊缝及接头两侧HAZ进行了室温冲击性能试验,结果见表5。焊缝及接头两侧的冲击韧性良好,要求冲击性能≥60 J,裕量较大。

按照GB/T 2654—2008《焊接接头硬度试验方法》对环焊缝接头进行了维氏硬度试验,硬度测定点分布图如图3所示。硬度试验结果见表6,满足≥320 HV10的技术指标要求。

表5 室温冲击吸收能量 J

位置实测值平均值镍基合金侧HAZ209,197,214207焊缝197,186,209197不锈钢侧HAZ180,176,179178

图3 硬度测定点分布

表6 室温下硬度试验结果

HV10

位置维氏硬度镍基合金母材204,202,205镍基合金HAZ203,231,221焊缝207,199,217,213不锈钢HAZ196,199,168不锈钢母材192,195,186

由表6可知,包括两侧母材、HAZ、焊缝在内的接头各区域均满足技术指标要求。与镍基合金母材硬度相比,镍基合金一侧HAZ硬度略显偏高,而不锈钢一侧HAZ与不锈钢母材相比没有明显变化。

2.3 金相组织

按照GB/T 13298—1991《金属显微组织检验方法》以及GB/T 226—1991《钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法》对接头分别进行了微观和宏观检验。

第二孔至第四孔窑洞,均为开间3.9m,进深7.7m,高3.7m的纵窑形式,室内长宽比约为2 : 1,南面开门窗,窑脸顶端开有小孔,既可通风透气,又可增加室内采光。此三孔窑中,仅有第二孔窑北侧开门通向横窑,且室内没有炕灶痕迹,应做起居室或书房使用。第三孔在窗下有清晰土炕遗迹,此间窑洞应为卧室,在北墙上有一处较大壁龛,突出墙体一砖,用来存放日常用品,并具有很强的装饰效果(图9);第四孔窑洞北墙也有壁龛,且有暗格,是存放重要器具或账本的橱柜(图10),结合对多位较年长村民的调查问询,判断此处是售卖粮食的店铺前厅,在此处进行交易协商,之后由工人进入第五孔窑洞装载粮食,再回到此处完成交易。

经研磨、CuSO4-HCl-H2O试剂擦拭后,宏观形貌如图4所示,接头完整,未见裂纹、未熔合、未焊透、气孔、夹渣等焊接缺陷。

图4 宏观形貌

经研磨、抛光、10%铬酸电解浸蚀后,接头各部分金相组织形貌如图5所示。图5a中焊缝组织为典型的柱状晶γ相,在枝晶间分布有一定的析出物。图5b为接头Inconel 690镍基合金母材一侧熔合区形貌,熔合良好,Inconel 690一侧HAZ晶粒呈不规则变形。图5c为接头06Cr18Ni11Ti奥氏体不锈钢母材一侧熔合区形貌,熔合良好,06Cr18Ni11Ti奥氏体不锈钢一侧HAZ为奥氏体+少量δ铁素体。

图5 接头微观金相组织形貌

2.4 晶间腐蚀

按照GB/T 15260—1994《镍基合金晶间腐蚀试验方法》B法对接头进行了晶间腐蚀试验,一件为焊态,一件为焊态+敏化态,敏化制度:700 ℃±10 ℃,加热时间≤5 min,保温30 min,缓冷至500 ℃后空冷。

两件试样Inconel 690镍基合金侧熔合线位置在弯曲后,弯曲面未见晶间腐蚀倾向。

3 结论

(1)相比于常规窄间隙TIG焊枪,研制的CRDM贯穿件与管座法兰窄间隙TIG焊专用焊枪不仅在整个接头焊接过程可以保证良好的保护效果,而且可以大幅提高效率、显著节约成本。

(2)工艺验证试验结果表明,接头的化学成分、力学性能、接头完整性、晶间腐蚀试验结果均满足产品制造技术要求。

参考文献

[1] 杨志鹏, 吴义党, 刘鸣宇. 反应堆压力容器贯穿件管座焊接技术及工艺优化[J]. 金属加工(热加工), 2012,22:41-43.

[2] 张斌, 张其先, 钟本路. AP1000反应堆压力容器管座管穿件焊接技术[J]. 热加工工艺, 2014(13):207-209.

[3] 罗英, 米小琴, 魏亚东,等. 秦山核电二期工程反应堆压力容器管座焊缝设计和制造[C].全国核材料学术交流会.成都,2006:128-132.

[4] 兰银辉, 熊少阳, 尤磊, 等 压水堆核电站控制棒驱动机构金属材料设计[J]. 热处理技术与装备, 2011, 32(6):24-28.

[5] 刘恩清, 高永光, 高殿宝. AP1000与CPR1000反应堆压力容器结构和制造技术差异简析[C].哈尔滨:中国核学会2013年学术年会,2013:688-692.

[6] 鲁雪梅, 刘恩清, 周英顺, 等. 300MW核反应堆压力容器产品顶盖与驱动机构管座异种金属的焊接技术[J]. 一重技术, 1997,72(2):23-25.

[7] 刘国徽, 李进. 第三代核电AP1000反应堆压力容器焊接技术解析[J]. 焊接技术, 2015,44(6):66-68.

[8] 刘国徽, 李进. 百万千瓦级机组核反应堆压力容器焊接监造[J]. 焊接技术, 2015,44(2):70-73.

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