宁得5号再热管冷段焊接工艺及要点.docx
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宁得5号再热管冷段焊接工艺及要点
四川工程职业技术学院
焊接专业毕业论文
（2010届）
题目
宁得5号再热管冷段焊接工艺及要点
系部
材料工程系
专业
焊接技术及自动化专业
班级
2007级（三专）焊接1班
姓名
学号
指导教师
成绩
完成时间
2010年6月3日
四川工程职业技术学院
高职高专毕业论文
宁得5号再热管冷段焊接工艺及要点
姓名：
宁得5号再热管冷段焊接工艺及要点
摘要
摘要本文针对00Cr18Ni10N超低碳不锈钢管道的焊接，提出了宁得5号再热管冷段焊接具体的工艺方案、工艺参数以及设计了实用的焊接工装。
通过实践操作证明，这些举措提高了焊口合格率，保证了生产进度，节约了大量工时。
核电再热管作为核电机组的主机管道在核电机组中占有重要地位，核电再热管分为冷段和热端两个部份，其中核电主机再热管冷段，为典型的奥氏体超低碳不锈钢焊接件，其材料牌号为：
00Cr18Ni10N为超低碳不锈钢，再热管冷段包含高排安全阀共22个部套，重量约62吨。
热段及冷段总重约92吨管道主要由14-18mm钢板卷制焊接成圆筒，再与弯头、法兰等焊接成各管组，成型后进行部分管座（测温管座）的再加工，管道直径主要为φ1219×14mm，每个台分部套数目多加之为大管径管道，从而焊接量非常巨大，需要优化焊接方案规范焊接参数。
关键词超低碳不锈钢；再热冷管；钨极氩弧焊；半自动保护焊（药芯焊丝）；焊接工艺
1.4主要难点……………………………………………………………………….2
1.5超低碳不锈钢核电再热管的焊接工艺及要点………………………………………………3
第3章焊接工艺参数与焊接操作要点
3.1焊接工序.………………………………………………………………5
3.2坡口要求..................................................5
3.3点焊……………………………………………………………………6
3.4焊接工艺.................................................7
3.5焊接要点.................................................8
3.6焊缝返修..................................................9
3.7工装设计与衬垫的运用………………………………………………10
3.8焊接备氩图组…………………………………………………………11
3.9水压实验图组.............................................13
1前言
1．1核电再热管简介
再热管系统的组成：
再热冷管和四个高压排气口连接，分布在高中缸两侧，从机头侧平台下进入左右两侧MSR（汽水分离再热器）下部，再经MSR（汽水分离再热器）上部通过左右两侧再热热管（含中压蝶阀）和汽缸中压进汽口连接。
带有疏水管接、支吊架支撑环和检修孔和高压安全阀支管，除上半有检修法兰外，其余全部为焊接连接。
1再热管分为热段和冷段，热段8个部套（与3#机比有变动），重量约30吨；冷段包含高排安全阀共22个部套，重量约62吨。
热段及冷段总重约92吨，
2管道结构管道主要由14-18mm钢板卷制焊接成圆筒，再与弯头、法兰等焊接成各管组，成型后进行部分管座（测温管座）的再加工，管道直径有φ1321×14、φ1219×14等；部套大小2-10m不等。
3材料热段主要材料：
P295GH（16Mn），其中钢板卷制量约11.5吨；冷段主要材料：
00Cr18Ni10N钢板，钢板卷制量约35吨。
管路附件（弯头、大小头）热段：
φ1321×14弯头10个，φ1321×14/φ1219×14大小头10个；冷段：
φ1219x14弯头14件，φ325/φ168.3大小头4个；附件总重约33吨
1弯头弯曲半径仅为直径的1.5倍，采用外协模压成型后焊接的方式，制造精度低，且有倾角，弯头改制需镗床加工方能保证尺寸。
法兰外径1490㎜法兰4件，1390mm法兰12件，加其余小法兰，总重约5吨。
2焊接冷热段纵环焊缝总长约500m，按图纸中焊接坡口计算，熔敷金属量约800Kg，加上非有效焊缝（打磨、清根）焊材在800Kg以上
图1再热管详图
图2再热管俯视图详图
1．2超低碳不锈钢焊接简介
超低碳不锈钢00Cr18Ni10N其化学成分见表1。
东汽在其制造过程中，紧扣生产实际、提出了具体的工艺方案、工艺参数以及自主设计并使用了一些简单、可靠，易于操作的辅助工装，提高焊接质量。
表100Cr18Ni10N化学成
牌号
化学成份wt%
C
Si
Mn
P
S
Ni
Cr
Mo
Cu
N
Oocr18Ni1on
<0.0030
<1.00
<2.00
<0.035
<0.030
8.5~11.5
17.00~19.00
0.12~0.22
1.3典型工艺流程
按图纸备料→下料→卷制→焊接纵缝→尺寸校验→无损检测（PT、RT）→弯头装配→焊接环缝→无损检测（PT、RT）→镗削管座附件孔→装焊管座附件→无损检查→水压实验→喷丸→表面处理。
各主要环节设置质量控制点和信息反馈程序。
1.4主要难点
钢板卷制
弯头：
模压成型后焊接。
装焊：
组对装配困难；量80吨。
工装；水压、校形，其它辅助。
1.5超低碳不锈钢核电再热管的焊接工艺及要点
核电再热管作为核电机组的主机管道在核电机组中占有重要地位，核电再热管分为冷段和热端两个部份，其中核电主机再热管冷段，为典型的奥氏体超低碳不锈钢焊接件，其材料牌号为：
00Cr18Ni10N为超低碳不锈钢，焊接难度大，容易氧化，钢性较大，装配难度大。
超低碳不锈钢核电再热管的焊接工艺及要点为本文主要研究内容
第2章焊接工艺方案及其确定理由
2.1焊接工艺方案
2.1.1焊接方法
钨极氩弧焊简介：
氩弧焊技术是国内外发展最快、应用最广泛的一种焊接技术。
近年来，氩弧焊，特别是手工钨极氩弧焊，已经成为各种金属结构焊接中必不可少的手段，所以全国各地对氩弧焊工的需求也越来越大。
近些年来，氩弧焊的机械化、自动化程度得到了很大的提高，并向着控制因子越来越多的数控化方向发展，达到了一个更高的阶段。
氩弧焊之所以能获得如此广泛的应用，主要是因为有如下优点。
1氩气保护可隔绝空气中氧气、氮气、氢气等对电弧和熔池产生的不良影响，减少合金元素的烧损，以得到致密、无飞溅、质量高的焊接接头；
2氩弧焊的电弧燃烧稳定，热量集中，弧柱温度高，焊接生产效率高，热影响区窄，所焊的焊件应力、变形、裂纹倾向小；
3氩弧焊为明弧施焊，操作、观察方便；
4电极损耗小，弧长容易保持，焊接时无熔剂、涂药层，所以容易实现机械化和自动化；
5氩弧焊几乎能焊接所有金属，特别是一些难熔金属、易氧化金属，如镁、钛、钼、锆、铝等及其合金；
6受焊件位置限制，可进行全位置焊接。
气保护药芯焊丝焊接：
1气保护药芯焊丝在一定的焊接参数下，可进行全位置焊接。
2熔敷效率高，调整合金成分方便。
3药芯能改变熔滴过渡的特点，从而可减少飞溅和改善焊缝成型。
4由于是CO2气体和熔渣联合保护，因而可有效地防止气孔。
5飞溅很少。
具体如图3所示：
2.2确定理由
2.2.1焊接方法的确定理由
随着焊接技术的不断发展，焊接技术的多样化、专业化、科技化的趋势，日渐突出。
而对于管系这类不规则的焊接产品，焊接方法的选择，旨在满足焊接质量、焊接技能的前提下，选择最高效率的方式，即有助于提高焊接质量、焊接效率，又有助于推进管道焊接技术的发展。
（1）氩弧焊具有熔池保护性好、焊缝质量可靠、组织致密、电弧稳定集中、没有熔渣、热影响区窄及填充厚度小、可实现多层焊接等诸多优点,很显然该焊接方法更适合不锈钢焊接的小线能量输入、窄热影响区的要求。
（2）东汽核电再热管的焊接，经历了从传统手把焊（SMAW）到钨极氩弧焊（TIG）+半自动气体保护焊（FCAW）的转变，半自动焊效率更高而且操作更为简单，所以工厂决定采用半自动焊进行填充盖面。
每个台份的制造工期从原来的1年缩短到了5个月，所用周期缩短了一半。
生产效率的提高得益于焊接方法的改进。
3焊接工艺参数与焊接操作要点
3.1焊接工序
再热管的焊接检验形成了一套简单有效的加工制造体系，焊接工序如图3所示。
图4焊接工序
3.2坡口要求
管道焊接坡口的质量严重影响到焊接难易程度和加工效率，原工艺为手工打磨坡口，改良工艺后用刨边机加工焊接坡口，坡口质量提高。
图5刨边机加工后的坡口
3.3点固焊
点固焊方式为：
对选定位置预先焊接连接板，点固焊焊接8处，如图5所示。
图6点固焊点位置示意图
备注：
（但有时可视具体情况而定，因为钢板在卷制中有可能不是规则的圆，可进行局部校圆）
3.4焊接工艺
表2再热管焊接工艺参数：
焊接层次
焊接方法
焊接材料及规格/mm
焊接电流
/A
焊接电压
/V
1
TIG
ER308L..φ2.4
80~100
10~12
2
FCAW
ER308L.T1-4φ1.2
ER308LT0-4φ1.2
120~160
20~25
备注：
ER308L..φ2.4（核电同种不锈钢焊接材料ER308L.T1-4φ1.2核电药芯焊丝立焊焊丝ER308LT0-4φ1.2核电药芯焊丝平焊焊丝）
3.5焊接要点
（1）TIG焊时焊枪与工件夹角75°~80°，焊丝与工件夹角20°~30°，这样能减小热输入，电弧吹力增大，焊口根部熔合良好。
（2）TIG焊焊枪喷嘴与焊口之间距离应适当，距离过大，氩气保护效果差；过小，则会影响施焊，且会造成钨极与熔池相碰产生夹钨。
在每次更换氩气瓶或氩气袋以后,必须检查氩气的纯度。
通氩气所用气袋必须保持干燥,以确保氩气纯度。
（3）采用间断送丝方法，焊丝在氩气保护范围内熔化后一滴一滴地向根部熔池填送。
（4）焊口焊接完毕后，用不锈钢刨锤把药皮及飞溅物清理干净，待焊口冷却后在离焊缝50mm处用记号笔标注焊工钢印、焊口号及管线号。
（5）半自动焊焊前注意对不锈钢药芯焊丝的进行干燥处理，以防止焊接过程中焊接气孔的产生。
3.6焊缝返修
（1）焊缝返修应由持有相应合格证的焊工担任。
（2）返修前应根据片位分析缺陷性质、缺陷长度、宽度，以确认缺陷位置。
（3）采用砂轮机磨削消除缺陷,根部返修部位进行坡口修理。
（4）返修所用的焊接工艺与正式焊接时相同。
3.7工装设计与衬垫的运用
（1）校圆工装
由于大管道来料普遍存在管道椭圆度的情况，将会照成管道错边，经过试验制备了用于管道校圆的专用工装，通过紧固螺钉的方式来调节管道各个位置的形状起伏。
图6校圆工装
（2）焊缝背面氩气保护工装和陶瓷衬垫
a在焊接纵焊缝时，我们设计和制作了背氩工装，如下图所示将工装紧固在纵焊缝两端，节气孔排出氩气，来增强氩气保护氛围，保证焊接质量。
图7焊缝背面氩气保护工装
b在焊接环焊缝时，我们使用了耐高温陶瓷衬垫，将如图所示焊接时将衬垫贴在环焊缝内侧，来保证焊接的脱渣性及物理性能,保证环焊缝成形质量。
图8陶瓷衬垫
通过使用陶瓷衬垫和自主设计并使用了一些简单、可靠，易于操作的辅助工装，提高了焊接质量，从而压缩对焊缝的返修量，提高焊缝质量，。
3.8焊接备氩图组
为保证GGR输油管的内部质量和清洁度要求。
采用备压处理进行焊接。
来增强氩气保护氛围，保证焊接质量。
图十现场备氩图
3.9水压实验图组
为保证GGR输油管的质量和工作压力，采用1.1-1.5倍工作压力进行水压实验。
从而保证工作压力。
保证产品质量。
4结论
通过以上对超低碳焊接工艺及要点的探究，将理论研究和实际积累的成果运用于再热管的具体生产中，焊口合格率显著提高，保证了生产进度，节约了大量工时。
东汽随着宁德项目的顺利推进，所采用的焊接工艺、焊接方法及对出现问题采取的措施都取得了满意的结果、宁德核电项目再热管的顺利生产。
致谢
三年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。
从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。
回首三年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。
感谢老师三年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。
在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的抚养与培育。
最后，我要特别感谢老师。
是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励,使我能够顺利完成毕业设计，在此表示衷心的感激.
老师认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。
使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。
带我的师傅给予我很大的帮助，给了我很多有用的图片和资料，使得论文能够及时完成，这里表示真诚的感谢。
作者签名：
参考文献
[1]英若采.熔焊原理及金属材料焊接.机械工业出版社2000.5（2008.4重印）
[2]雷世明.焊接方法与设备..机械工业出版社2007.2（2008.5重印）
[3]李莉.焊接结构生产.机械工业出版社2008.3
[4]王学武.金属表面处理技术.机械工业出版社2008.5
[5]曹朝霞.特种焊接技术.机械工业出版社2009.2
[6]（其余出处均为工厂机密文件，不便注解请谅解）
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