[发明专利]一种高强度核电用钢厚板气保护焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度核电用钢厚板气保护焊接工艺，适用于抗拉强度R_m≥585MPa级别第三代核电（AP1000）用钢厚板对接接头气保护焊接，它属于第三代大型核电承压设备钢结构厚板制造焊接方法。

背景技术

随着我国核电能源需求的高速发展，核电承压设备用钢在使用环境上有其特殊性，要承受反应堆堆芯极强的辐照，核电钢制安全壳属核安全2级设备，是核岛的最后一道防护，对核岛的安全意义极为重大。目前，国内第三代核电承压设备用钢主要从美国进口。为适应我国核电建设发展的要求，武钢开发研制WHD585E第三代核电（AP1000）承压设备用钢。其综合力学性能达到了国外同类钢种水平，尤其是低温冲击韧性有较大的提高。基材性能的提高对与之相匹配的焊接材料及焊接工艺提出了迫切的要求。因此，如不及时有效地解决大型核电用钢的焊接性及配套焊接材料和焊接工艺问题，将会直接阻碍我国第三代核电用钢的推广应用。加快开展第三代核电用钢厚板焊接新工艺及配套新焊接材料研究，对我国大型核电用钢在结构制造技术领域的推广应用有着重大经济效益及社会效益。

目前存在的主要问题：采用目前国内现有600~700MPa级气保护焊接材料与焊接工艺匹配，熔敷金属冲击功与实际接头韧性远不能满足第三代核电承压设备制造的焊接技术要求，尤其是与高韧性的基材相比，其韧性指标相差太远。在高强钢厚板对接头及多层焊的情况下，接头强度与低温(-45^oC KV₂）冲击功无法达到第三代核电用钢厚板制造焊接技术指标要求。本发明公开了一种高强度核电用钢厚板(36mm~48mm)富氩气保护焊关键焊接工艺制造技术，其主要解决的问题是提出了一种富氩气保护焊接工艺与匹配材料焊接第三代核电承压设备用钢厚板对接接头焊前不预热、焊后不进行热处理的焊接工艺方法。本发明的富氩气保护焊接工艺与匹配材料焊接第三代核电（AP1000）承压设备用钢厚板对接接头焊前不预热、焊后不进行热处理的焊接工艺方法具有优良的接头综合性能。焊缝抗裂性能优良，接头具有较高的冲击韧性储备及安全裕度。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的气保焊技术无法用于焊接核电（AP1000）承压设备用钢的问题，提供一种采用气保焊能对接焊接核电（AP1000）承压设备用钢，接头焊前不预热、焊后不进行热处理，接头具有较高的冲击韧性储备及安全裕度，焊缝性能优良的核电用钢厚板气保护焊接方法。

实现上述目的技术内容：

一种用于高强度核电钢对接富氩气保护焊接方法，其焊接工艺步骤：

（1）采用抗拉强度为R_m≥585MPa、屈服强度R_eL≥535MPa，延伸率：A≥20%，冲击功-45^oCKV₂≥54J、厚度36～48mm的等厚核电钢对接；匹配的焊丝抗拉强度≥600 MPa，焊丝直径Ф1.2mm；

（2）气保焊坡口采用双面V型非对称坡口，坡口角度为60°，钝边为1mm；

（3）在焊接电流270～280A、焊接电压～28V、焊接速度～29cm/min、焊接线能量～15kJ/cm、采用体积百分比为20%CO₂加上80%Ar的富氩作保护气体，且其流量控制在18～20L/min的条件下连续施焊，以使焊缝填满为止，层间温度控制在此160～190℃。

其特征在于：所采用焊丝的化学组分及重量百分比为：C： 0.06～0.11%、Si ：0.50～0.90%、Mn： 1.50～2.0%、Ni ：0.80～1.50%、 Ti： 0.08～0.17%、  B： 0.002～0.010%、  P： ≤0.010%、S：≤ 0.006%,其余为铁及不可避免的杂质。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

（1）本发明公开的一种用于高强度核电钢对接富氩气保护焊接方法，满足了我国第三代核电（AP1000）用钢厚板气保护焊接工艺关键制造技术。气保护焊接头抗拉强度、接头冲击功达到较高水平，接头具有较高的冲击韧性储备及安全裕度。

（2）采用本发明焊接工艺技术，气保护焊接头过热区主要为贝氏体组织，焊缝金属主要为细小的针状铁素体组织，从而使焊缝具有优良的低温冲击韧性及抗裂性能。

（3）采用本发明焊接工艺技术实现了第三代（AP1000）高强度核电钢厚板结构制造过程焊前不预热、焊后不进行热处理的焊接工艺，采用多层多道连续施焊工艺时焊缝仍具有较高的冲击功。

附图说明