(國(guó)核示范電站有限責(zé)任公司,山東榮成 264312)
SA738Gr.B鋼焊縫裂紋產(chǎn)生原因分析及處理
劉 非
(國(guó)核示范電站有限責(zé)任公司,山東榮成 264312)
鋼制安全殼是核電站的第三道安全屏障,其作用是在事故工況下,阻止放射性物質(zhì)向環(huán)境逸散。焊接是鋼制安全殼制作安裝階段的重要加工工藝方法,焊接裂紋缺陷的存在將影響鋼制安全殼的質(zhì)量,對(duì)核電站的安全運(yùn)行造成極大的安全隱患。針對(duì)國(guó)內(nèi)某核電工程鋼制安全殼閘門插入板與筒體之間的焊縫產(chǎn)生了裂紋的實(shí)際情況,重點(diǎn)圍繞焊接過(guò)程質(zhì)量控制,詳細(xì)分析了焊接熱裂紋、冷裂紋、層狀撕裂、應(yīng)力腐蝕裂紋以及再熱裂紋產(chǎn)生的原因,通過(guò)分析確認(rèn)SA738鋼Gr.B鋼焊縫裂紋為再熱裂紋,并結(jié)合工程實(shí)際提出了預(yù)防措施和裂紋缺陷處理方法,為后續(xù)工程焊接工藝制定提供了參考。
核電工程;鋼制安全殼;SA738Gr.B鋼;焊縫裂紋;再熱裂紋
國(guó)內(nèi)某核電工程鋼制安全殼的設(shè)備閘門插入板與鋼制安全殼筒體之間的焊縫,在焊后熱處理拆除保溫棉的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)靠近設(shè)備閘門插入板一側(cè)的焊縫熱影響區(qū)有可見裂紋,隨后采用超聲和著色檢測(cè)方法檢查整條焊縫,發(fā)現(xiàn)表面裂紋區(qū)域共3處,裂紋長(zhǎng)度共計(jì)約5.6 m,均處于鋼制安全殼外側(cè),內(nèi)側(cè)未見缺陷;裂紋位置均處于插入板一側(cè)的焊縫熔合線處,裂紋最深處約10 mm,如圖1所示。
焊接裂紋缺陷的存在將影響鋼制安全殼的質(zhì)量,給核電站的安全運(yùn)行造成極大的安全隱患。分析焊縫裂紋產(chǎn)生原因,制定正確合理的處理方案,對(duì)確保鋼制安全殼的建造質(zhì)量具有重要的意義。
圖1 焊縫裂紋位置示意
設(shè)備閘門位置中心方位角為127.5°,中心標(biāo)高為4.5 m;設(shè)備閘門的套筒外徑φ6 100 mm,插入板外徑φ8 500 mm,總質(zhì)量51 t,在熱處理時(shí)將插入板與筒體的焊縫分為三段,從鋼制安全殼筒體內(nèi)側(cè)觀測(cè)順序依次為:上側(cè)(210°~330°)→左側(cè)(125°~210°)→右側(cè)(330°~65°),如圖 2 所示。
圖2 設(shè)備閘門插入板與筒體焊縫熱處理分段示意
某核電工程鋼制安全殼的母材和設(shè)備閘門插入板主體材質(zhì)為SA738Gr.B鋼,其鋼板厚度分別為55 mm、52 mm和130 mm,采購(gòu)入廠后對(duì)其進(jìn)行了性能驗(yàn)收。55 mm的SA738Gr.B鋼驗(yàn)收時(shí)的化學(xué)成分和力學(xué)性能分別如表1和表2所示。
工程實(shí)體焊接用的焊接材料牌號(hào)為E9018-GH4,規(guī)格φ3.2和φ4.0,焊接前對(duì)E9018-G-H4焊條進(jìn)行驗(yàn)收和復(fù)驗(yàn),焊條驗(yàn)收、復(fù)驗(yàn)的內(nèi)容和結(jié)果應(yīng)符合E9018-G-H4焊條采購(gòu)技術(shù)文件的要求,E9018-G-H4的化學(xué)成分和力學(xué)性能分別見表3和表4。
表1 SA738Gr.B鋼板化學(xué)成分%
表2 SA738Gr.B鋼板力學(xué)性能
表3 E9018-G-H4焊條化學(xué)成分%
表4 E9018-G-H4焊條力學(xué)性能
設(shè)備閘門插入板與鋼制安全殼筒體之間的焊接采用評(píng)定合格的焊條電弧焊工藝,焊工和無(wú)損檢測(cè)人員分別按照HA603和HF602要求取得了相應(yīng)資格證書。
ASME規(guī)范第Ⅲ卷NE分卷規(guī)定[1],鋼制安全殼(SA-738 Gr.B鋼)焊后不進(jìn)行熱處理的允許最大壁厚為44.5 mm。設(shè)備閘門插入板與鋼制安全殼筒體連接處的鋼板厚度為55 mm和52 mm,熱處理溫度595℃~620℃;熱處理升/降溫時(shí),425℃以上時(shí)應(yīng)控制鋼板的升/降溫速率小于等于100℃/h,熱處理保溫時(shí)間為130 min。
焊接完成后、熱處理前對(duì)設(shè)備閘門插入板與鋼制安全殼筒體之間的焊縫進(jìn)行100%目視(VT)、著色(PT)和射線(RT)檢測(cè);熱處理后進(jìn)行100%目視和15%RT抽檢;另外在發(fā)現(xiàn)閘門插入板與筒體之間焊縫裂紋后,對(duì)所有的貫穿件、閘門的插入板與筒體之間的焊縫進(jìn)行100%UT復(fù)查,鋼制安全殼筒體的環(huán)焊縫和縱焊縫進(jìn)行10%復(fù)查。
設(shè)備閘門插入板與鋼制安全殼筒體之間焊縫的焊接過(guò)程質(zhì)量控制中的人(焊工、無(wú)損檢測(cè)、熱處理等相關(guān)工作人員資格以及4名參與焊接人員僅半年時(shí)間的焊接一次合格率均為100%)、機(jī)(焊接和熱處理設(shè)備在適用過(guò)程中狀態(tài)良好且都在標(biāo)定的有效期內(nèi))、料(母材、焊材都嚴(yán)格按照采購(gòu)技術(shù)條件進(jìn)行采購(gòu),且入場(chǎng)驗(yàn)收均為合格;焊材的存儲(chǔ)、烘干、發(fā)放、回收都滿足要求)、法(焊接和熱處理方案以及焊接和熱處理工藝、規(guī)程都是經(jīng)過(guò)審批可用,相關(guān)人員嚴(yán)格按照批復(fù)的文件執(zhí)行,過(guò)程記錄與批復(fù)的文件一致)、環(huán)(焊接、熱處理時(shí)施工環(huán)境、焊接預(yù)熱溫度、層間溫度、后熱溫度以及坡口清理等符合要求)、測(cè)(焊接前、焊接過(guò)程中以及焊接后的無(wú)損檢測(cè)過(guò)程控制)6個(gè)方面進(jìn)行排查,排查結(jié)果滿足質(zhì)量過(guò)程控制要求。通過(guò)排查排除了焊接、熱處理過(guò)程中人為因素導(dǎo)致焊接裂紋產(chǎn)生。
焊縫焊接完成后約一周時(shí)間開始對(duì)插入板與筒體之間的焊縫進(jìn)行100%PT和RT檢驗(yàn),檢查過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)裂紋缺陷,通過(guò)分析設(shè)備閘門插入板與筒體之間焊縫焊接完工時(shí)間、無(wú)損檢測(cè)時(shí)間、無(wú)損檢測(cè)的結(jié)果及熱處理完工時(shí)間可知,設(shè)備閘門插入板與筒體板之間的焊縫在熱處理前未發(fā)現(xiàn)裂紋,裂紋是在拆除保溫棉過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的。
在焊接接頭中由于焊接所引起的各種裂紋,統(tǒng)稱焊接裂紋,按照裂紋產(chǎn)生的機(jī)理分為熱裂紋、冷裂紋、層狀撕裂、應(yīng)力腐蝕裂紋和再熱裂紋5類[2],下面分析這5類裂紋產(chǎn)生的原因。
焊接熱裂紋是焊接過(guò)程中,焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相線附近的高溫區(qū)時(shí)所產(chǎn)生的焊接裂紋,焊接熱裂紋包括結(jié)晶裂紋、液化裂紋和多邊化裂紋。
(1)結(jié)晶裂紋是在焊縫凝固過(guò)程后期形成的裂紋,只在焊縫中產(chǎn)生,多呈縱向分布于焊縫中心,也有呈弧形分布于焊縫中心線兩側(cè)。在焊接過(guò)程中,熱處理前后的PT和RT檢測(cè)都未發(fā)現(xiàn)鋼制安全殼筒體所有的環(huán)焊縫和縱焊縫、貫穿件和閘門的插入板與筒體之間的焊縫中心存在裂紋。另外本次閘門插入板與筒體之間的焊縫裂紋產(chǎn)生于靠近閘門插入板母材一側(cè)的熱影響區(qū),所以本次產(chǎn)生裂紋不是結(jié)晶裂紋。
(2)液化裂紋是在焊接熱循環(huán)峰值溫度作用下,在近縫區(qū)或多層焊道的層間部位低熔共晶被重新熔化,在拉應(yīng)力的作用下開裂,主要發(fā)生在鉻鎳高強(qiáng)度鋼、不銹鋼和耐熱合金鋼的焊件中,在母材和焊材中 S、P、Si、C 偏高時(shí)液化裂紋嚴(yán)重[3]。SA738Gr.B鋼為低合金高強(qiáng)度鋼,焊接性能較好,由于Cr、Mo等元素的存在,如果焊接工藝不恰當(dāng),焊接接頭的影響區(qū)存在脆化、熱應(yīng)變脆化及產(chǎn)生焊接裂紋的危險(xiǎn),在焊接過(guò)程中需要進(jìn)行焊前預(yù)熱,能夠防止裂紋產(chǎn)生[4]。由表1和表3可知,母材和焊接材料中的S、P、Si、C含量均較低;焊接人員在焊接過(guò)程中,嚴(yán)格按照批復(fù)的焊接工藝規(guī)程進(jìn)行了焊前100℃~130℃預(yù)熱,能有效地控制液化裂紋的產(chǎn)生,熱處理前后的PT、RT檢測(cè)以及UT檢測(cè)復(fù)查均未發(fā)現(xiàn)焊縫層間部位存在內(nèi)部缺陷,所以確定產(chǎn)生的裂紋不是液化裂紋。
(3)多邊化裂紋是焊接時(shí)在金屬多邊化晶界上形成的熱裂紋,多發(fā)生在純金屬或單相奧氏體焊縫中,SA738Gr.B鋼和焊縫熱處理后的金相組織都為貝氏體回火組織+少量鐵素體,如圖3所示。熱處理前后的PT、RT檢測(cè)以及UT檢測(cè)復(fù)查都未發(fā)現(xiàn)焊縫層間部位的內(nèi)部缺陷,所以確定本次產(chǎn)生的裂紋不是多邊化裂紋。
焊接接頭冷卻到Ms點(diǎn)以下產(chǎn)生的焊接裂紋統(tǒng)稱為冷裂紋。冷裂紋通常出現(xiàn)在中、高碳鋼,低合金高強(qiáng)度鋼,某些超高強(qiáng)度鋼,工具鋼,鈦合金及鑄鐵等材料的焊接過(guò)程中,可能在焊后立即出現(xiàn),也可能要很長(zhǎng)時(shí)間才能出現(xiàn),開始時(shí)出現(xiàn)少量裂紋,隨著時(shí)間增長(zhǎng)逐漸增多和擴(kuò)展。根據(jù)焊接生產(chǎn)中使用的鋼種、焊接材料、結(jié)構(gòu)類型剛度以及施工條件不同,可出現(xiàn)不同形態(tài)的冷裂紋。焊接冷裂紋大致分為淬硬脆化裂紋、低塑性脆化裂紋和延遲裂紋。
圖3 SA738Gr.B鋼和焊縫的微觀金相
(1)淬硬脆化裂紋發(fā)生在脆硬傾向很大的鋼種焊接過(guò)程中,如含碳量較高的Ni-Cr-Mo鋼、馬氏體鋼、工具鋼以及異種鋼等,原因是冷卻時(shí)焊縫中發(fā)生了馬氏體相變而脆化,與氫氣關(guān)系不大,焊后通常立即出現(xiàn)在熱影響區(qū)和焊縫上。文獻(xiàn)[5]指出,SA738Gr.B鋼焊接接頭的焊縫和熱影響區(qū)的微觀組織為貝氏體+少量鐵素體,無(wú)裂紋及因淬火而產(chǎn)生的非正常組織,所以可以確定產(chǎn)生的裂紋不是淬硬脆化裂紋。
(2)低塑性脆化裂紋發(fā)生在某些塑性較低的材料焊后冷卻至低溫時(shí),由于收縮而引起的應(yīng)變超過(guò)了材料本身的塑性儲(chǔ)備或材質(zhì)變脆而產(chǎn)生的裂紋,如鑄鐵補(bǔ)焊,硬質(zhì)合金堆焊和高鉻合金焊接時(shí)就容易出現(xiàn)該類裂紋,通常是焊后立即產(chǎn)生,無(wú)延遲現(xiàn)象。
由表2可知,SA738Gr.B鋼在常溫、150℃高溫下具有良好的拉伸性能,在-45℃時(shí)具有良好的低溫沖擊性能。另外唐識(shí)等人研究結(jié)果表明[5]:SA738Gr.B鋼的焊接接頭在-29℃時(shí)具有很好的沖擊韌性。所以SA738Gr.B鋼焊接時(shí)不會(huì)產(chǎn)生低塑性脆化裂紋,所以可以確定本次產(chǎn)生的裂紋不是低塑性脆化裂紋。
(3)延遲裂紋是冷裂紋最常見的一種缺陷,它不在焊接后立即產(chǎn)生而是在焊后幾小時(shí)、幾天或更長(zhǎng)的時(shí)間出現(xiàn)。該類裂紋主要發(fā)生在低合金高強(qiáng)度鋼焊接中,審查實(shí)踐和理論研究證明,鋼材的淬硬傾向、焊接接頭中的氫含量及分布、焊接接頭的拘束應(yīng)力狀態(tài)是形成延遲裂紋的三大要素。
對(duì)于確定成分的母材和焊縫金屬,產(chǎn)生延遲裂紋的孕育期長(zhǎng)短取決于焊縫金屬中擴(kuò)散氫和焊接接頭所處的應(yīng)力狀態(tài)。存在一個(gè)臨界含氫量與臨界應(yīng)力值決定延遲裂紋是否產(chǎn)生,當(dāng)氫含量低于臨界含氫量,只要拉應(yīng)力低于強(qiáng)度極限,孕育期將無(wú)限長(zhǎng),實(shí)際不會(huì)產(chǎn)生延遲裂紋。
對(duì)于淬硬傾向低的鋼材,其塑性儲(chǔ)備高,對(duì)應(yīng)力集中不敏感,誘發(fā)裂紋所需的臨界含氫量與臨界應(yīng)力值都很高,所以延遲裂紋的孕育期長(zhǎng),裂紋傾向低。鋼材的淬硬傾向越大或馬氏體數(shù)量越多,越容易產(chǎn)生冷裂紋,經(jīng)大量試驗(yàn)獲得各種組織對(duì)冷裂紋的敏感性由小到大的排序?yàn)閇2]:鐵素體(F)→珠光體(P)→下貝氏體(B1)→低碳馬氏體(ML)→上貝氏體(Bu)→粒狀貝氏體(Bg)→島狀M-A組元→高碳孿晶馬氏體(Mu)。SA738Gr.B鋼和焊縫具有良好的機(jī)械性能,母材和焊縫熱處理后的金相組織都為貝氏體回火組織+少量鐵素體,所以SA738Gr.B鋼的淬硬傾向較小。
另外鋼種的碳元素是引起淬硬組織的關(guān)鍵合金元素,可根據(jù)鋼材的化學(xué)成分與焊接熱影響區(qū)淬硬性的關(guān)系,鋼中的合金元素含量按其作用換算成碳的相當(dāng)量作為粗略地評(píng)價(jià)鋼材冷裂傾向的參考指標(biāo),按照國(guó)際焊接學(xué)會(huì)推薦的碳當(dāng)量計(jì)算公式
SA738Gr.B鋼的碳當(dāng)量為:CEIIW=0.11+1.4/6+(0.1+0.16)/5+(0.3+0.4)/15=0.11+0.23+0.052+0.047=0.439%,CEIIW值為0.4%~0.6%,SA738Gr.B 鋼具有一定的淬硬傾向,但是通過(guò)焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)表明,該鋼種在焊接前進(jìn)行100℃~130℃預(yù)熱溫度下不會(huì)產(chǎn)生延遲裂紋。
焊接SA738Gr.B所用的E9018-G-H4焊條屬于是低氫焊條,焊接前焊條烘干、坡口范圍內(nèi)鐵銹油污清理、預(yù)熱溫度以及焊后緩冷等都符合工藝要求,因擴(kuò)散氫發(fā)生延遲裂紋的可能性較小。另外現(xiàn)場(chǎng)焊縫無(wú)損檢測(cè)都是在焊后至少一周后進(jìn)行,有的焊縫無(wú)損檢測(cè)在焊后超過(guò)一個(gè)月才進(jìn)行,焊縫無(wú)損檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)延遲裂紋,綜上所述,可以確定產(chǎn)生的焊縫裂紋不是焊接延遲裂紋。
在焊接大型厚壁結(jié)構(gòu)時(shí),如果在鋼板厚度方向受到較大的拉應(yīng)力,在鋼板內(nèi)部就有可能出現(xiàn)沿鋼板軋制方向發(fā)展的具有階梯狀的層狀撕裂裂紋,該種裂紋常出現(xiàn)在T形接頭、角接接頭和十字形接頭中,很少出現(xiàn)在對(duì)接接頭中。
應(yīng)力腐蝕裂紋是金屬材料在一定溫度下受腐蝕介質(zhì)和拉伸應(yīng)力共同作用而產(chǎn)生的裂紋。
從層狀撕裂和應(yīng)力腐蝕裂紋產(chǎn)生機(jī)理及特點(diǎn)可知,可以確定產(chǎn)生的裂紋肯定不是層狀撕裂裂紋和應(yīng)力腐蝕裂紋。
再熱裂紋是焊件在焊后一定溫度范圍內(nèi)再次加熱(消除熱應(yīng)力熱處理或其他加熱過(guò)程)產(chǎn)生的裂紋,產(chǎn)生機(jī)理是由于高溫及殘余應(yīng)力的共同作用導(dǎo)致晶界優(yōu)先滑動(dòng),使粗晶區(qū)應(yīng)力集中部位的變形量超過(guò)該部位的塑性變形能力,結(jié)果造成裂紋的發(fā)生和擴(kuò)展,裂紋通常發(fā)生在熔合線附近的粗晶區(qū),從形態(tài)、發(fā)生部位和發(fā)生條件等方面看,再熱裂紋具有如下特點(diǎn):
(1)再熱裂紋僅在含有一定的Cr、Mo、V等沉淀強(qiáng)化元素的金屬焊件中產(chǎn)生,一般的低碳鋼和固溶強(qiáng)化類的低合金強(qiáng)度鋼均無(wú)再熱裂紋傾向,SA738Gr.B鋼在常溫和150℃的高溫條件下具有很高的強(qiáng)度,且鋼中含有Cr、Mo、V等沉淀強(qiáng)化元素。
(2)對(duì)于一般的低合金鋼,再熱裂紋產(chǎn)生的溫度區(qū)間為500℃~700℃,SA738Gr.B鋼熱處理溫度范圍為593℃~620℃。
(3)再熱裂紋都發(fā)生在焊接熱影響區(qū)的粗晶部位,裂紋走向是沿熔合線母材側(cè)的奧氏體粗晶晶界擴(kuò)展,呈晶間開裂,裂紋不一定連續(xù),有時(shí)候會(huì)斷續(xù)出現(xiàn),遇到細(xì)晶就停止擴(kuò)展。本次裂紋產(chǎn)生的部位在閘門插入板與筒體之間靠近插入板母材一側(cè)的焊接熱影響區(qū)上,產(chǎn)生缺陷的3個(gè)部位的焊接最大熱輸入量27.6 kJ/cm,均大于未產(chǎn)生裂紋部位的焊接輸入量。
(4)再熱裂紋產(chǎn)生區(qū)域存在殘余應(yīng)力和不同程度的應(yīng)力集中。通過(guò)對(duì)設(shè)備閘門插入板與筒體之間的焊縫外觀質(zhì)量進(jìn)行排查,發(fā)現(xiàn)三處焊縫裂紋靠近插入板一側(cè)的熔合區(qū),焊縫余高均高于母材且未圓滑過(guò)渡,相鄰焊縫余高差較大,造成插入板一側(cè)焊縫焊趾部位形成較尖銳的凹槽,導(dǎo)致焊縫應(yīng)力集中,如圖4所示。
圖4 焊縫外觀質(zhì)量
另外,焊接前對(duì)閘門周圍筒體進(jìn)行了加固處理,但在焊縫進(jìn)行熱處理前拆除了此加固工裝,導(dǎo)致焊縫處熱處理前后所產(chǎn)生的拘束力不同。
通過(guò)分析裂紋焊縫鋼板母材和焊條的化學(xué)成分和審核焊接、熱處理、無(wú)損檢測(cè)等工序的原始記錄以及分析上述各種缺陷產(chǎn)生的原因可知,本次閘門插入板與筒體之間的焊縫裂紋為焊后熱處理形成的再熱裂紋。
影響再熱裂紋的因素包括冶金因素和工藝因素兩個(gè)方面,冶金因素主要是鋼中 C、Cr、Mo、V、Nb、Ti含量及鋼中雜質(zhì)(Sb)、晶粒度等對(duì)再熱裂紋的影響;工藝因素包括焊接線能量、預(yù)熱及后熱溫度、殘余應(yīng)力及應(yīng)力集中等對(duì)再熱裂紋的影響。
在母材和焊材材料不變的情況下,為了預(yù)防再熱裂紋產(chǎn)生,只有從工藝措施方面入手,在焊接方法選定時(shí),在保證焊接質(zhì)量的前提下盡可能采用較小的焊接熱輸入量,減小熱影響區(qū)的過(guò)熱粗晶區(qū);另外應(yīng)嚴(yán)格按照焊接工藝規(guī)程要求進(jìn)行焊前預(yù)熱和后熱;焊縫表面應(yīng)平滑過(guò)渡,防止應(yīng)力集中產(chǎn)生。
發(fā)現(xiàn)裂紋后對(duì)物項(xiàng)進(jìn)行了隔離,開啟了不符合項(xiàng),制定了焊縫裂紋返修處理方案,返修方案重點(diǎn)對(duì)人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)6個(gè)方面提出要求,確保焊縫返修工作順利開展和質(zhì)量保證工作,下面介紹焊縫返修中的關(guān)鍵點(diǎn)。
由于設(shè)備閘門和插入板的總質(zhì)量為51t,為了防止焊縫裂紋缺陷挖出過(guò)程中裂紋繼續(xù)擴(kuò)展,保證焊接過(guò)程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和變形量滿足設(shè)計(jì)要求,在焊縫裂紋缺陷開挖前應(yīng)對(duì)閘門插入板與筒體之間的焊縫進(jìn)行加固,通過(guò)計(jì)算可知,在距離裂紋端部約80 mm處焊接馬板(共計(jì)6塊,馬板材質(zhì)SA738Gr.B,板厚20 mm),馬板與閘門的內(nèi)表面應(yīng)接觸良好,接觸長(zhǎng)度約為150 mm,馬板焊接應(yīng)滿足臨時(shí)附件的焊接要求,焊接所用的工藝、人員資格、焊材應(yīng)與正式焊縫一致,馬板布置如圖5所示。
圖5 焊縫加固板布置示意
參與缺陷定位和挖出的無(wú)損檢測(cè)人員、焊接人員必須具有資格證且經(jīng)驗(yàn)豐富,裂紋缺陷定位采用UT和PT相結(jié)合的方法,缺陷定位、挖出過(guò)程中相關(guān)人員應(yīng)全程參與確認(rèn)。
焊縫裂紋缺陷采用機(jī)械打磨方式進(jìn)行清除,打磨時(shí),先進(jìn)行止裂孔內(nèi)部打磨,再將止裂孔打磨,兩邊打磨應(yīng)圓滑過(guò)渡。缺陷清除達(dá)到判定深度時(shí),應(yīng)仔細(xì)清理,若還有缺陷,繼續(xù)打磨,每層打磨控制量約為0.5 mm,采用PT檢測(cè)并確認(rèn)所有缺陷徹底清除,必須將全部焊縫區(qū)域清除干凈并打磨出合適的坡口,滿足焊接工藝要求,缺陷清除后應(yīng)及時(shí)記錄實(shí)際打磨深度、寬度和長(zhǎng)度。
缺陷去除后,焊縫補(bǔ)焊前采用加熱板在缺陷背面進(jìn)行加熱,預(yù)熱操作嚴(yán)格按照批復(fù)的工作程序要求執(zhí)行,預(yù)熱溫度嚴(yán)格按照焊縫返修焊接工藝規(guī)程要求(預(yù)熱溫度不低于120℃)。
焊工返修時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際打磨寬度選擇多層多道焊方式,最終的蓋面焊縫可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況增加焊道,采用修磨方式,保證最終焊縫平滑過(guò)渡。焊接時(shí)采用φ3.2 mm的焊條進(jìn)行小電流、窄焊道焊接,焊接過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制層間溫度和層間耀皮清理,保證每一道焊縫質(zhì)量。
補(bǔ)焊完成后應(yīng)采取后熱措施,采用加熱板對(duì)補(bǔ)焊焊縫進(jìn)行加熱,后熱溫度維持在250℃~350℃,后熱時(shí)間大于等于30 min,后熱處理完成后,空冷至環(huán)境溫度。
焊縫返修完成并進(jìn)行后熱處理后,應(yīng)對(duì)補(bǔ)焊焊縫進(jìn)行100%的VT、PT和RT檢測(cè),對(duì)于所有的返修焊縫,當(dāng)焊縫修補(bǔ)后的大于ASME規(guī)范要求進(jìn)行焊后熱處理的最低厚度44.5 mm時(shí),應(yīng)按照批復(fù)的熱處理方案和工藝要求進(jìn)行,熱處理后需進(jìn)行100%PT和RT檢測(cè)。
本次閘門插入板與筒體之間的焊縫裂紋是因?yàn)楹负鬅崽幚硪鸬脑贌崃鸭y,在工程實(shí)施過(guò)程中,可采取焊前預(yù)熱、焊接過(guò)程中采用小電流焊接減小焊接熱輸入、后熱以及焊接完成后將焊縫修磨成平滑過(guò)渡,防止應(yīng)力集中等措施,防止再熱裂紋的產(chǎn)生。
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Cause analysis and treatment of weld crack in SA738Gr.B steel
LIU Fei
(State Nuclear Power Demonstration Plant Co.,Ltd.,Rongcheng 264312,China)
The steel containment vessel is the third safety barrier of the plant,which is used to prevent the radioactive material from escaping to the environment under the accident condition.Welding is an important process method for the production and installation of steel safety shell,the existence of welding crack defects will affect the quality of the steel containment vessel,and the safety operation of the nuclear power plant will pose a great safety hazard.For a domestic nuclear power engineering steel containment gate insert plate weld produced between the shell and the actual situation of the crack,focusing on the quality control of welding process,the causes of welding hot cracks,cold cracks,lamellar tearing,stress corrosion cracks and reheat cracks are analyzed in detail.Confirm SA738 steel Gr.B steel weld crack for reheat crack,and puts forward prevention measures combined with engineering practice and crack defects processing requirements.This article provides reference for subsequent project SA738Gr.B steel welding process.
nuclear power project;steel containment vessel;SA738Gr.B steel;weld crack;reheating crack
TG457.11
B
1001-2303(2017)09-0062-07
10.7512/j.issn.1001-2303.2017.09.13
本文參考文獻(xiàn)引用格式:劉非.SA738Gr.B鋼焊縫裂紋產(chǎn)生原因分析及處理[J].電焊機(jī),2017,47(09):62-68.
2017-03-14
劉 非(1976—),男,高級(jí)工程師,主要從事生產(chǎn)準(zhǔn)備、技術(shù)設(shè)計(jì)、計(jì)劃與控制等管理工作。E-mail:7979 451@qq.com。