田灣核電站座落在江蘇省連云港市,,核電站的設(shè)備冷卻大量采用海水作為冷卻介質(zhì)。海水是自然環(huán)境中腐蝕最強(qiáng)的一種介質(zhì),,使用一般不銹鋼材料容易產(chǎn)生孔蝕,。核電站的海水管采用具有良好耐孔蝕性能的超級雙相不銹鋼SAF2507材料,如何獲得良好抗海水腐蝕性能的焊接接頭顯得非常重要,。 使用SAF2507管材的有UMA廠房PGE系統(tǒng),,UQA廠房PCB,PAA,,PAC系統(tǒng)等,。規(guī)格直徑Ф13.5-Ф609.6mm 、壁厚1.65—6.35mm,;工作壓力0.02—0.7Mpa,;工作溫度范圍2--45℃。 00Cr25Ni7Mo4N鋼是瑞典近年開發(fā)的超級雙相不銹鋼,,商業(yè)牌號為SAF2507,,屬于第三代雙相不銹鋼。主要用于苛刻的介質(zhì),,尤其是含氯的環(huán)境,,如海水等。鋼中的高鉻,、高鉬和高氮的平衡成分設(shè)計,,使鋼具有很高的耐應(yīng)力腐蝕破裂、耐孔蝕和縫隙的性能,。一些國家已納入標(biāo)準(zhǔn),,如美國的UNSS32750,,瑞典的SS2328等。 SAF2507鋼的典型化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))見表1 ,,常溫力學(xué)性能見表2 孔蝕當(dāng)量值PRE=Cr%+3.3×Mo%+16×N% =41 顯微組織:在鐵素體基體上奧氏體呈島狀分布,,α/γ比約為50/50。 1 焊接方法 雙相不銹鋼因受其自身的冶金特性的制約,,在選擇焊接方法時應(yīng)遵循如下原則: (1) 避免使用過高或過低的焊接線能量,,過低的線能量會使奧氏體相析出大量減少,工藝和使用性能大幅度降低,,過高的線能量會使焊縫接頭有害相的析出和晶粒粗大,,導(dǎo)致耐腐蝕性和韌性的降低。表3是瑞典Sandvik推薦使用的焊接參數(shù),。 (2) 適宜使用多層焊:多道次,,低熔率。 根據(jù)現(xiàn)場施工情況,,焊接方法選用TIG焊 2 焊接材料 由于焊接熱循環(huán)的作用,,雙相不銹鋼自熔焊時(或填充金屬成分和母材相同)焊縫金屬的鐵素體量急劇增加,導(dǎo)致氮化物和二次奧氏體的析出,,反應(yīng)在性能上是韌性和耐腐蝕性的下降,。為抑制焊縫鐵素體的過量增加,采用奧氏體占優(yōu)勢的 焊縫金屬是當(dāng)代雙相不銹鋼焊接的主要趨勢,,其優(yōu)點(diǎn)有:細(xì)化晶粒,,減少氮化物的析出,提高塑韌性和耐磨性,,增強(qiáng)抗裂紋能力,,減少多層焊是上下層組織的不均勻性等。一般均采取在焊接材料中提鎳或是加氮兩條途徑,,而隆低Cr當(dāng)量的辦法,,由于使用性能大幅度下降是不可取的。 通常填充材料中鎳量比因母材要提高2%---4%,。用含氮的填充材料比只提鎳的填充材料效果更好,,兩種元素都可以增加奧氏體相的比例并使用穩(wěn)定,但加氮不僅能夠延緩金屬間相的析出,,而且可以提高焊縫金屬的強(qiáng)度和耐孔蝕性能,。 目前采用的耐填充材料一般都是在提高鎳的基礎(chǔ)上再加入與母材相當(dāng)?shù)暮俊,?刂坪缚p的奧氏體量為60%---70%,,因而SAF2507鋼采用TIG焊時選用Sandvik25.10.4.L焊絲,其典型的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))見表4 國外的研究表明:超級雙相鋼TIG焊接用純Ar保護(hù)時表面焊道損失20%N2,。在保護(hù)氣體中加氮,,對避免氮的損失很有效,但太多的氮又會使焊縫金屬產(chǎn)生氣孔,。SAF 2507鋼TIG焊的保護(hù)氣體采用Ar+2%N2,。 根據(jù)圖紙的安裝總說明要求:SAF2507鋼的焊接工藝評定主要采用美國ASME標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合俄羅斯相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。 1 評定參數(shù) 根據(jù)海水管理管道規(guī)格使用情況,,確定采用Ф13.5×1.65,,Ф88.9×3.05, Ф 508×5.59等三種規(guī)格的管材分別進(jìn)行評定,編號分別為LYG-JEPC3EC-WPS 066,、067,、068。 焊接位置為水平固定,,焊接方向?yàn)橄蛏虾浮?/p> 焊接坡口型式符合ANSI/ASME B16.25—1992要求,,V型坡口角度70-80°,鈍邊1.0mm,,間隙2.0mm,。 焊絲牌號:Sandvik25.10.4.L 焊接規(guī)范見表5 鎢極型號和尺寸 Wce –20 Ф2.5mm 焊槍保護(hù)氣體 Ar +2% N2 流量 10-13L/min 背面保護(hù)氣體 Ar +2% N2 流量 4-6L/min 層間溫度 < 150℃ 2 無損檢測 (1) 焊縫外觀檢驗(yàn):按ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范IX《焊接及釬焊評定》要求,全部合格,。 (2) 射線探傷:按ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范IX《焊接及釬焊評定》及V《無損檢測》要求,,全部合格。 著色探傷:按ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范IX《焊接及釬焊評定》要求,, (1) 全部合格,。 3 力學(xué)性能試驗(yàn) 力學(xué)性能試驗(yàn)的試樣的取樣、加工,、試驗(yàn)接ASME要求進(jìn)行,,結(jié)果見表6。 4 宏觀金相 按ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范IX《焊接及釬焊評定》要求,,全部合格,。 5 耐腐蝕性能試驗(yàn) (1) 孔蝕試驗(yàn) 此項(xiàng)試驗(yàn)委托南京化工大學(xué)中國石化總公司南京設(shè)備失效分析及預(yù)防研究中心完成。 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn): ANSI / ASTM G48-76《使用三氯化鐵溶液測定不銹鋼和相關(guān)合金的孔蝕和縫隙腐蝕抗力標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》,。 試驗(yàn)方法: a 試驗(yàn)溶液:溶解100g試劑純的三氯化鐵FeCl3 .6H2O于900ml蒸餾水中,。 b 每個試樣置于不同的盛有上述溶液中1000ml容器試驗(yàn)器皿內(nèi),試樣 水平置于三個支撐點(diǎn)的玻璃支架上,,試驗(yàn)器皿置于同一恒溫水浴槽內(nèi),。 c 嚴(yán)格控制試驗(yàn)溫度為40±2℃。 檢驗(yàn)評定結(jié)果:合格 a 試樣的重量損失見表7 b 目視 用20×顯微鏡檢驗(yàn),, 試樣表面未發(fā)現(xiàn)任何腐蝕孔,。 (1) 晶間腐蝕試驗(yàn) 此項(xiàng)試驗(yàn)委托中國核工業(yè)第二三建設(shè)公司連云港田核項(xiàng)目部試驗(yàn)室完成。接TOCT6032-89(AM)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn),無晶間腐蝕傾向,。結(jié)果符合ΠHAЭT-7-010-89《核動力裝置的設(shè)備及管道焊接接頭和堆焊的檢驗(yàn)規(guī)程》要求,。 參加SAF2507鋼焊工考試的焊工要求具有相應(yīng)的經(jīng)歷:按ΠHAЭT-7-003-87《核動力裝置的設(shè)備及管道焊工的考核》標(biāo)準(zhǔn)考試并通過不銹鋼水平固定項(xiàng)目。 焊工考試的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范IX《焊接及釬焊評定》要求,。 焊工考試管材為SAF2507 Ф13.5×1.65,、Ф60.33×2.27、 Ф273.×4.19,。焊接位置為水平固定,,向上焊。 焊工考試試件的檢驗(yàn)要求:外觀檢驗(yàn)及射線檢驗(yàn)符合ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范IX《焊接及釬焊評定》及V《無損檢測》要求,。 SAF2507鋼采用TIG焊接時,,選用Sandvik25.10.4.L焊絲保護(hù)氣體采用Ar +2% N2,可以獲得具有良好的抗海水腐蝕性能的焊接接頭,。 |
|