專利名稱：大管徑厚管壁核工藝管道焊接及熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明涉及一種焊接及熱處理工藝，特別是指一種大管徑厚管壁核工藝管道焊接及熱處理工藝。
背景技術(shù)：
目前對(duì)于核工藝管道的焊接及熱處理技術(shù)難度非常大，質(zhì)量要求高，特別是大管徑厚管壁的核工藝管道的技術(shù)難度更大，工藝復(fù)雜，高溫環(huán)境操作，焊接連續(xù)作業(yè)，工作周期長(zhǎng)。這些特點(diǎn)，使得常規(guī)焊接方法和工藝無(wú)法完成正常的焊接工作。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種大管徑厚管壁核工藝管道焊接及熱處理工藝，該焊接及熱處理工藝在處理大管徑厚管壁時(shí)焊縫質(zhì)量穩(wěn)定可靠。為解決上述技術(shù)問題，發(fā)明的技術(shù)方案是一種大管徑厚管壁核工藝管道焊接及熱處理工藝，包括以下步驟A、焊前準(zhǔn)備，包括以下分步驟al)確定焊接及熱處理的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)；a2)檢查管材的規(guī)格、牌號(hào)、焊材規(guī)格、牌號(hào)及氣體是否符合標(biāo)準(zhǔn)；a3)選擇工具；a4)工具的驗(yàn)收檢查；a5)對(duì)需焊接的兩管材的切口端面加工坡口，該坡口為U形坡口，所述坡口面與豎直方向的夾角為20士2. 5°，所述坡口根部的圓弧半徑為5mm，鈍邊為l_2mm ；a6)將坡口面內(nèi)外表面20mm范圍內(nèi)雜物清除干凈，露出金屬光澤；B、將需要焊接的兩管材進(jìn)行組對(duì)，包括以下分步驟bl)確認(rèn)組對(duì)用的工裝卡具、點(diǎn)固塊與管材材質(zhì)相同或相同組別出幻將兩管材水平組對(duì)，組對(duì)間隙為l_4mm且均勻，組對(duì)完成的焊口內(nèi)外壁允許偏差如下管內(nèi)壁允許偏差壁厚/20+lmm，最大不能超過(guò)為3mm ；管外壁允許偏差壁厚/10+2mm，最大不能超過(guò)8mm ；C、將兩管材進(jìn)行手工氬弧焊點(diǎn)固焊，采用點(diǎn)固塊裝配，包括以下分步驟cl)將整條環(huán)焊縫圓周均勻分為12等分，鐘點(diǎn)位置的3、6、9、12位置不設(shè)置點(diǎn)固塊，八個(gè)點(diǎn)固塊布置在1、2、4、5、7、8、10、11點(diǎn)位置；c2)將點(diǎn)固塊放入坡口之間，點(diǎn)固角焊縫滿焊，點(diǎn)固角焊縫單面長(zhǎng)度大于20mm、厚度大于3mm ；c3)檢查點(diǎn)固焊的質(zhì)量；D、焊前預(yù)熱，包括以下分步驟；dl)將兩熱電偶分別固定在管材6點(diǎn)和12點(diǎn)位置，熱電偶測(cè)量端距離焊縫坡口外邊緣 30mm-50mm ；
d2)兩熱電偶外包裹電加熱帶，熱電偶測(cè)量端距離電加熱帶邊緣0_5mm，外由保溫棉包裹捆扎，兩熱電偶測(cè)量端之間100mm-140mm為焊縫及飛濺區(qū)域，用保溫棉帶進(jìn)行封堵；d3)通電預(yù)熱，用數(shù)顯點(diǎn)溫計(jì)定時(shí)測(cè)量坡口面溫度，控制坡口面的預(yù)熱溫度在1250C _250°C范圍；d4)預(yù)熱符合要求后，將保溫棉帶拆除；E、手工鎢極氬弧焊打底焊，采用分段對(duì)稱施焊；el)確定分段對(duì)稱焊接順序和起弧位置第一組焊接順序；按照鐘點(diǎn)位置6 — 5、11 — 12 ;3 — 2、8 — 9 ;6 — 7、1 — 12 ；4 — 3、9 — 10 ；的順序焊接；其中 6 — 5、11 — 12 為一對(duì)對(duì)稱焊段，3 — 2,8-9為一對(duì)對(duì)稱焊段，6 — 7、1 — 12為一對(duì)對(duì)稱焊段，4 — 3,9-10為一對(duì)對(duì)稱焊段；以焊接方向?yàn)榍斑M(jìn)方向；焊接6 — 5、6 — 7，3 — 2，9 — 10時(shí)分別從6、6、
3、9點(diǎn)的前IOmm起弧，然后分別折回6點(diǎn)、6點(diǎn)、3點(diǎn)、9點(diǎn)的后10_20mm起焊；焊接11— 12、4 — 3、1 — 12、8 — 9時(shí)分別從11、4、1、8點(diǎn)位置的點(diǎn)固塊前20mm起弧，然后分別折回到11、
4、1、8點(diǎn)位置的點(diǎn)固塊前IOmm位置起焊，直至過(guò)了12、3、12、9位置后收??；e2)第二組焊接順序按照7 — 8、2 — 1 ;5 — 4、10 — 11順序焊接；其中5 — 4、10—11為一對(duì)稱焊段，7 — 8、2 — 1為一對(duì)稱焊段；焊接每一焊段時(shí)，先將該焊段兩端的點(diǎn)固塊打磨清除，焊疤打磨至與坡口面平齊，然后從該焊段起始鐘點(diǎn)前IOmm位置起弧，然后向后折回至后方焊段與焊縫接頭后起焊，然后再向前行走至前方焊段與焊縫接頭后收??；e3)打底焊道共焊2層，每層1道，焊絲選用Φ 1. 6或Φ 2. 4，線性焊道，焊炬擺寬不超過(guò)焊絲直徑的3倍，焊縫背面相對(duì)于管材內(nèi)壁余高小于3mm，層間溫度在125°C -250°C范圍；F、手弧焊填充蓋面采用線性焊道、對(duì)稱焊，焊炬擺寬不超過(guò)焊絲直徑的3倍，層間溫度在125°C _250°C ；焊條選用Φ 3. 2或Φ4.0，使用Φ 3. 2焊條時(shí)，每層厚度在4_5mm，使用Φ 4. 0焊條時(shí)，每層厚度在5-8mm ；焊縫表面余高小于2. 5mm ；G、后熱，包括以下分步驟；gl)焊接完成后，立即用保溫棉帶將焊縫包緊并綁緊；g2)按照工藝規(guī)程所規(guī)定進(jìn)行后熱處理，保溫時(shí)間至少為1小時(shí)，并實(shí)時(shí)監(jiān)控；g3)保溫時(shí)間到達(dá)規(guī)定后停止供電，冷卻后，拆除保溫棉、保溫面帶、電加熱帶及熱電偶；H、打磨清除焊縫兩邊所有的缺陷，保證焊縫必須與管材外周面平滑過(guò)渡；I、消除應(yīng)力熱處理，包括以下分步驟；il)將兩熱電偶分別對(duì)應(yīng)不同顏色和編號(hào)； 2)將兩熱電偶分別固定在管材外周面6點(diǎn)和12點(diǎn)位置，熱電偶測(cè)量端置于焊縫外表面中心； 3)將電加熱帶以焊縫為中心線包裹在焊縫外，外面再用保溫棉包裹捆扎，加熱總寬度大于50mm ； 4)通電加熱，熱處理溫度為595_625°C，保溫時(shí)間90士 lOmin，加熱速度和冷卻速度不超過(guò)110°c /h; 5)根據(jù)熱電偶測(cè)試的溫度通過(guò)記錄儀同步生成溫度-時(shí)間曲線；J、清除焊縫表面氧化皮及浮灰。
作為一種優(yōu)選的方案，步驟F手弧焊填充蓋面的焊接順序、起弧收弧位置與打底焊相同。采用了上述技術(shù)方案后，發(fā)明的效果是該焊接及熱處理工藝中，將管材分成12段，采用手工鎢極氬弧焊打底焊和手弧焊填充蓋面，并對(duì)稱焊，因此，焊接時(shí)可以分組完成，焊接每段后可更換人員，確保連續(xù)施焊，降低焊工的勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)也減小了焊接變形和裂紋傾向，保證了焊接質(zhì)量，并且通過(guò)合理的控制焊接和熱處理工藝參數(shù)，使焊縫質(zhì)量符合核工藝管道無(wú)損檢驗(yàn)及各項(xiàng)理化檢驗(yàn)指標(biāo)的要求。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是發(fā)明實(shí)施例的管材組對(duì)后的坡口處的局部軸向結(jié)構(gòu)剖視圖；圖2是發(fā)明實(shí)施例的管材焊接后的坡口處的局部軸向結(jié)構(gòu)剖視圖；圖3是發(fā)明實(shí)施例的管材焊縫圓周均勻分示意圖；圖4是發(fā)明實(shí)施例的管材點(diǎn)固焊示意圖；圖5是發(fā)明實(shí)施例的焊前預(yù)熱的示意圖；圖6是發(fā)明實(shí)施例的熱處理工藝熱電偶布置圖；附圖中1.管材；101.鈍邊；2.坡口 ；3.打底焊；4.填充蓋面；5.點(diǎn)固塊；6.點(diǎn)固角焊縫；7.熱電偶；8.電加熱帶；9.保溫棉；10.保溫棉帶；11.焊縫。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。本發(fā)明中所稱的大管徑厚管壁一般是指直徑大于114mm，壁厚為20_46mm的管材1。一種大管徑厚管壁核工藝管道焊接及熱處理工藝，包括以下步驟A、焊前準(zhǔn)備，包括以下分步驟al)確定焊接及熱處理的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)；本實(shí)施例中執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為《壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則》(RCC-M2000、RCC-M2002補(bǔ)遺)；a2)檢查管材1的規(guī)格、牌號(hào)、焊材規(guī)格、牌號(hào)及氣體是否符合標(biāo)準(zhǔn)；本實(shí)施例中以Ρ2806ΗΦ812. 8X46mm的管材1為例，表1記錄了該規(guī)格管材1的工藝參數(shù)；
權(quán)利要求
1.大管徑厚管壁核工藝管道焊接及熱處理工藝，包括以下步驟A、焊前準(zhǔn)備，包括以下分步驟al)確定焊接及熱處理的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)；a2)檢查管材的規(guī)格、牌號(hào)、焊材規(guī)格、牌號(hào)及氣體是否符合標(biāo)準(zhǔn)；a3)選擇工具；a4)工具的驗(yàn)收檢查；a5)對(duì)需焊接的兩管材的切口端面加工坡口，該坡口為U形坡口，所述坡口面與豎直方向的夾角為20士2. 5°，所述坡口根部的圓弧半徑為5mm，鈍邊為l_2mm ；a6)將坡口面內(nèi)外表面20mm范圍內(nèi)雜物清除干凈，露出金屬光澤；B、將需要焊接的兩管材進(jìn)行組對(duì)，包括以下分步驟bl)確認(rèn)組對(duì)用的工裝卡具、點(diǎn)固塊與管材材質(zhì)相同或相同組別將兩管材水平組對(duì)，組對(duì)間隙為l_4mm且均勻，組對(duì)完成的焊口內(nèi)外壁允許偏差如下管內(nèi)壁允許偏差壁厚/20+lmm，最大不能超過(guò)為3mm ；管外壁允許偏差壁厚/10+2mm，最大不能超過(guò)8mm ；C、將兩管材進(jìn)行手工氬弧焊點(diǎn)固焊，采用點(diǎn)固塊裝配，包括以下分步驟cl)將整條環(huán)焊縫圓周均勻分為12等分，鐘點(diǎn)位置的3、6、9、12位置不設(shè)置點(diǎn)固塊，八個(gè)點(diǎn)固塊布置在1、2、4、5、7、8、10、11點(diǎn)位置；c2)將點(diǎn)固塊放入坡口之間，點(diǎn)固角焊縫滿焊，點(diǎn)固角焊縫單面長(zhǎng)度大于20mm、厚度大于 3mm ；c3)檢查點(diǎn)固焊的質(zhì)量；D、焊前預(yù)熱，包括以下分步驟；dl)將兩熱電偶分別固定在管材6點(diǎn)和12點(diǎn)位置，熱電偶測(cè)量端距離焊縫坡口外邊緣.30mm-50mm ；d2)兩熱電偶外包裹電加熱帶，熱電偶測(cè)量端距離電加熱帶邊緣0-5mm，外由保溫棉包裹捆扎，兩熱電偶測(cè)量端之間100mm-140mm為焊縫及飛濺區(qū)域，用保溫棉帶進(jìn)行封堵；d3)通電預(yù)熱，用數(shù)顯點(diǎn)溫計(jì)定時(shí)測(cè)量坡口面溫度，控制坡口面的預(yù)熱溫度在1250C _250°C范圍；d4)預(yù)熱符合要求后，將保溫棉帶拆除；E、手工鎢極氬弧焊打底焊，采用分段對(duì)稱施焊；el)確定分段對(duì)稱焊接順序和起弧位置第一組焊接順序；按照鐘點(diǎn)位置6 — 5、.11 — 12 ;3 — 2、8 — 9 ;6 — 7、1 — 12 ；4 — 3、9 — 10 ；的順序焊接；其中 6 — 5、11 — 12 為一對(duì)對(duì)稱焊段，3 — 2,8-9為一對(duì)對(duì)稱焊段，6 — 7、1 — 12為一對(duì)對(duì)稱焊段，4 — 3,9-10為一對(duì)對(duì)稱焊段；以焊接方向?yàn)榍斑M(jìn)方向；焊接6 — 5、6 — 7，3 — 2，9 — 10時(shí)分別從6、6、.3、9點(diǎn)的前IOmm起弧，然后分別折回6點(diǎn)、6點(diǎn)、3點(diǎn)、9點(diǎn)的后10_20mm起焊；焊接11— 12、.4 — 3、1 — 12、8 — 9時(shí)分別從11、4、1、8點(diǎn)位置的點(diǎn)固塊前20mm起弧，然后分別折回到11、.4、1、8點(diǎn)位置的點(diǎn)固塊前IOmm位置起焊，直至過(guò)了12、3、12、9位置后收?。籩2)第二組焊接順序按照7 — 8、2 — 1 ;5 — 4、10 — 11順序焊接；其中5 — 4、10 — 11為一對(duì)稱焊段，7 — 8、2 — 1為一對(duì)稱焊段；焊接每一焊段時(shí)，先將該焊段兩端的點(diǎn)固塊清除打磨，先將該焊段兩端的點(diǎn)固塊打磨清除，焊疤打磨至與坡口面平齊，然后從該焊段起始鐘點(diǎn)前IOmm位置起弧，然后向后折回至后方焊段與焊縫接頭后起焊，然后再向前行走至前方焊段與焊縫接頭后收??；e3)打底焊道共焊2層，每層1道，焊絲選用Φ 1. 6或Φ 2. 4，線性焊道，焊炬擺寬不超過(guò)焊絲直徑的3倍，焊縫背面相對(duì)于管材內(nèi)壁余高小于3mm，層間溫度在125°C _250°C范圍；F、手弧焊填充蓋面采用線性焊道、對(duì)稱焊，焊炬擺寬不超過(guò)焊絲直徑的3倍，層間溫度在125°C -250°C ；焊條選用Φ 3. 2或Φ 4. 0，使用Φ 3. 2焊條時(shí)，每層厚度在4_5mm，使用Φ 4.0焊條時(shí)，每層厚度在5-8mm ；焊縫表面余高小于2. 5mm ；G、后熱，包括以下分步驟；gl)焊接完成后，立即用保溫棉帶將焊縫包緊并綁緊；g2)按照工藝規(guī)程所規(guī)定進(jìn)行后熱處理，保溫時(shí)間至少為1小時(shí)，并實(shí)時(shí)監(jiān)控；g3)保溫時(shí)間到達(dá)規(guī)定后停止供電，冷卻后，拆除保溫棉、保溫面帶、電加熱帶及熱電偶；H、打磨清除焊縫兩邊所有的缺陷，保證焊縫必須與管材外周面平滑過(guò)渡；I、消除應(yīng)力熱處理，包括以下分步驟；il)將兩熱電偶分別對(duì)應(yīng)不同顏色和編號(hào)； 2)將兩熱電偶分別固定在管材外周面6點(diǎn)和12點(diǎn)位置，熱電偶測(cè)量端置于焊縫外表面中心； 3)將電加熱帶以焊縫為中心線包裹在焊縫外，外面再用保溫棉包裹捆扎，加熱總寬度大于50mm ；i4)通電加熱，熱處理溫度為595-625°C，保溫時(shí)間90士 lOmin，加熱速度和冷卻速度不超過(guò) IlO0C /h ； 5)根據(jù)熱電偶測(cè)試的溫度通過(guò)記錄儀同步生成溫度-時(shí)間曲線；J、清除焊縫表面氧化皮及浮灰。
2.如權(quán)利要求1所述的大管徑厚管壁核工藝管道焊接及熱處理工藝，其特征在于步驟F手弧焊填充蓋面的焊接順序、起弧收弧位置與打底焊相同。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大管徑厚管壁核工藝管道焊接及熱處理工藝，該焊接及熱處理工藝可以適用大管徑厚管壁的焊接和熱處理，利用該焊接及熱處理工藝焊接后的管材的焊縫質(zhì)量穩(wěn)定可靠，完全滿足核工藝的質(zhì)量要求。
文檔編號(hào)C21D9/50GK102554402SQ20121001422
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者方戰(zhàn)華, 陳杰恒, 霍吉良 申請(qǐng)人:江蘇中核利柏特股份有限公司