核电站压力容器的焊接工艺
第三代核电CVS混床及阳床压力容器焊接工艺控制
Electric Welding Machine本文参考文献引用格式：胡广泽，王刚，于杰，等. 第三代核电CVS 混床及阳床压力容器焊接工艺控制[J]. 电焊机，2021，51（2）：74-78，82.第三代核电CVS 混床及阳床压力容器焊接工艺控制0 前言 某三代核电机组CVS 混床及阳床属于ASME 规范第Ⅷ卷立式高压容器，CVS 混床的主要功能是通过阳树脂和阴树脂来去除反应堆冷却剂中的裂变产物和腐蚀产物，以达到净化反应堆冷却剂的目的；CVS 阳床的主要功能是通过控制锂-7浓度来控制反应堆冷却剂pH 值。
两种设备的设计参数及结构型式相同，其设计压力为21.4 MPa，总容积为2.5 m 3。
容器整体高度为2 650 mm，内径为1 380 mm，主要由上下椭圆封头、筒体、约翰逊网组件、接管、吊耳等组成，封头与筒体的材质为ASME 规范锻件材料SA965 F316，设计厚度为122 mm，整个容器没有人孔设计。
整体结构型式如图1所示。
1 焊接难点分析1.1 焊接工艺难点 针对产品环缝的焊接特点，为提高产品制造效收稿日期：2020-10-14作者简介：胡广泽（1971—），男，学士，高级工程师，主要从事AP/CAP 系列核电站设备焊接工艺及焊后热处理工艺的研究。
E-mail： *********************.com。
通讯作者：王 刚（1984—），男，学士，高级工程师。
E-mail：***********************。
率和质量，制定了钨极氩弧焊打底、焊条电弧焊填胡广泽1，2，3，王 刚1，2，3，于 杰1，2，3，陈 曦1，2，3（1.山东核电设备制造有限公司，山东 海阳 265118；2.烟台市核电设备工程技术研究中心，山图1 CVS 混床及阳床结构尺寸Fig.1 Structure size of CVS mixed bed and cation bed焊接工艺第 2 期充、埋弧自动焊填充盖面的工艺措施进行焊接。
(整理)压力容器焊接工艺.
压力容器焊接工艺（一）、焊前预热正式施焊前应检查焊接装配是否符合规定。
图纸及工艺文件要求工件预热时，应对工件进行预热。
预热温度由工艺评定确定或参照NB/T47015-2011执行。
预热在坡口两侧均匀进行。
一般宽度每侧不得小于100mm，严防局部过热。
（二）、焊后热处理1、作用：保证装备的质量、提高装备的安全可靠性、延长装备寿命。
2、目的：松弛焊接残余应力、稳定结构形状和尺寸、改善母材、焊接接头和结构件的性能（①软化焊接热影响区、②提高焊缝的延性、③提高断裂韧性、④有害气体扩散和逸出、⑤提高蠕变性能、耐腐蚀性能、抗疲劳性能等）3、规范加热温度：最主要的工艺参数，相变温度以下，低于调质钢的回火温度30-40℃，同时避开钢材产生再热裂纹的敏感温度。
保温时间：工件厚度选取焊件保温期间，加热区内最高与最低温差不大于65℃升温速度：焊件温度均匀上升，厚件和形状复杂构件应注意缓慢升温。
升温速度慢使生产周期加长，有时也会影响焊接接头性能。
冷却速度：过快造成内应力过大，甚至产生裂纹进、出炉温度：过高与加热、冷却速度过快结果类似4、方法-炉内热处理加热燃料：工业煤气、天然气、液化气、柴油整体热处理：条件允许的情况下优先采用优点是被处理的焊接构件、容器温度均匀，比较容易控制，消除残余应力和改善焊接接头性能较为有效，并且热损失少。
需要有较大的加热炉，投资较大。
分段加热处理：体积较大，不能整体进炉时，局部区域不宜加热处理重复加热长度应不小于1500mm。
炉内部分的操作应符合焊后热处理规范，炉外部分应采取保温措施，使温度梯度不致影响材料的组织和性能。
5、方法-炉外热处理被处理的装备过大，或因各种原因不能进行炉内热处理时，只能在炉外进行热处理加热方法：工频感应加热法、电阻加热法、红外线加热法、内部燃烧加热法整体焊后热处理：不能进入加热炉的大型装备，在安装现场组焊后，将其整体加热、保温而进行的热处理局部焊后热处理：对装备的局部，如焊接区域、修补焊接区域或易产生较大应力、变形的部位进行局部加热6、炉外整体焊后热处理注意问题①由于把底座上面的装备整体加热，考虑到热胀冷缩产生的变形和热应力，必须防止对本体结构、支撑结构、底座等产生不利影响②由于对大型装备进行加热，采用的热源，均匀加热所需的循环、搅拌装置以及炉外产生的热量等问题都应特别注意其安全保护措施③为提高热效率和保证温度均匀，对大型装备必须有良好的隔热保温措施④整体炉外焊后热处理与整体炉内焊后热处理相比较，要做到均匀加热比较困难，为确认整个装备的加热工艺情况是否达到工艺要求，应注意有足够数量且正确配置的温度检测设备，以保证热处理效果7、炉外局部焊后热处理注意问题①局部加热由于温度的分布不均匀、温度梯度较大而容易产生较大的热应力，为了尽量减少这种热应力造成的不利影响，加热的范围可以考虑尽量对称②容器环焊缝的加热带宽度应至少包括焊缝边缘两侧各3倍壁厚的宽度，管子对接焊者为2倍③尽量减少加热区与非加热区域之间的温度梯度差，温度梯度过大时，可能产生残余应力和变形。
核反应堆压力容器主要焊接方法
核反应堆压力容器主要焊接方法汇报人：2024-01-06•焊接方法概述•主要焊接方法介绍•焊接工艺参数与控制目录•焊接质量检测与控制•焊接安全与环保01焊接方法概述焊接是通过加热或加压，或两者并用，使两个分离的物体产生原子间结合的方法。
焊接定义焊接具有强度高、密封性好、工艺灵活、便于制造等优点，广泛应用于各个领域。
焊接特点焊接的定义与特点0102焊接在核反应堆压力容器中的应用在核反应堆压力容器的制造中，焊接主要用于各部件的连接和密封，要求焊接接头具有高强度、高密封性和耐腐蚀性等特点。
核反应堆压力容器是核电站中的重要设备，需要承受高温、高压和放射性物质，因此焊接是制造该设备的关键技术。
焊接技术的发展趋势焊接技术的发展趋势主要包括提高焊接效率、改善焊接接头质量、发展新型焊接方法和焊接自动化等方向。
随着科技的不断进步，焊接技术将不断革新和完善，为制造业的发展提供更加先进的技术支持。
02主要焊接方法介绍该方法适用于各种金属材料，如碳钢、不锈钢、铝、铜等，具有较高的焊接效率和较低的焊接成本。
熔化极气体保护焊的优点在于焊接质量稳定、操作简便、适应性强，广泛应用于核反应堆压力容器的制造和维修。
熔化极气体保护焊是一种常用的焊接方法，通过熔化电极和母材，利用气体保护熔池不受空气影响，从而实现连接。
熔化极气体保护焊非熔化极气体保护焊非熔化极气体保护焊是一种利用非熔化电极和气体保护进行焊接的方法。
该方法主要适用于高合金钢、不锈钢等材料的焊接，具有较高的焊接速度和较低的焊接成本。
非熔化极气体保护焊的优点在于焊接质量稳定、操作简便、适应性强，广泛应用于核反应堆压力容器的制造和维修。
埋弧焊埋弧焊是一种利用电弧热能将焊缝金属熔化并利用颗粒状焊剂覆盖在电弧周围进行焊接的方法。
埋弧焊的优点在于焊接质量稳定、操作简便、适应性强，广泛应用于核反应堆压力容器的制造和维修。
钨极惰性气体保护焊是一种利用钨电极和惰性气体保护进行焊接的方法。
压力容器的焊接工艺
严格的限制，因为这种钢焊接热影响区脆化倾向较小，但对于含
钒、铌、钛等微合金化元素的钢，则应选用较小的焊接线能量。
（3）对于碳及合金元素含量较高、屈服强度也较高的低合金高强
钢，如18MnMoNbR，由于这种钢淬硬倾向较大，又要考虑其热影响
区的过热倾向，则在选用较小线能量的同时，还要增加焊前预热、
焊后及时后热等措施。
>> 压力容器的焊接技术
发布日期： 2008-10-10 9:17:00
随着工程焊接技术的迅速发展，现代压力容器也已发展成典型的全焊结构。压力容器的焊 接成为压力容器制造过程中最重要最关键的一个环节，焊接质量直接影响压力容器的质 量。
第一节 碳钢、低合金高强钢压力容器的焊接
一、 压力容器用碳钢的焊接 碳钢以铁为基础，以碳为合金元素，含量一般不超过1.0％。此 外，含锰量不超过1.2％，含硅量不超过0.5％，Si、Mn皆不作为合 金元素。而其他元素，如Ni、Cr、Cu等，控制在残余量限度内，更 不是合金元素。S、P、O、N等作为杂质元素，根据钢材品种和等 级，也都有严格限制。 碳钢根据含碳量的不同，分为低碳钢(C≤0.30％)、中碳钢(C= 0.30％ ~ 0.60％)、高碳钢(C≥0.60％)。压力容器主要受压元件用 碳钢，主要限于低碳钢。在《容规》中规定：“用于焊接结构压力 容器主要受压元件的碳素钢和低合金钢，其含碳量不应大于 0.25％。在特殊条件下，如选用含碳量超过 0.25％的钢材，应限 定碳当量不大于 0.45％，由制造单位征得用户同意，并经制造单 位压力容器技术总负责人批准，并按相关规定办理批准手续”。 常用的压力容器用碳钢牌号有Q235-B、Q235-C、10、20、20R等。 （一）低碳钢焊接特点 低碳钢含碳量低，锰、硅含量少，在通常情况下不会因焊接而引起 严重组织硬化或出现淬火组织。这种钢的塑性和冲击韧性优良，其 焊接接头的塑性、韧性也极其良好。焊接时一般不需预热和后热， 不需采取特殊的工艺措施，即可获得质量满意的焊接接头，故低碳 钢钢具有优良的焊接性能，是所有钢材中焊接性能最好的钢种。
核电站核岛焊接工艺评定：反应堆压力容器接管与安全端异种材料焊接
核电站核岛焊接工艺评定：反应堆压力容器接管与安全端异种材料焊接1 反应堆压力容器接管与安全端焊接工艺说明1.1在电站反应堆压力容器、蒸汽发生器和稳压器的结构设计中，都有进、出水接管与安全端的焊接接头。
接管一般采用Mn-Mo-N型低合金高强度钢SA508Gr3Cl2钢制造，而安全端与反应堆冷却剂管道相连，均采用316L或304L奥氏体不锈钢制造。
1.2为确保这种异种钢接头具有良好的力学性能，避免在接头中出现危险性缺陷，故采用先在低合金钢接管端部堆焊8～10mm厚的镍基合金作为隔离层，经消除应力热处理后加工成焊接坡口,然后与不锈钢安全端用镍基合金焊材焊接，焊后不再进行热处理。
1.3在接管端部堆焊镍基合金隔离层可选用多种焊接方法，如手工焊条电弧堆焊，窄带极埋弧堆焊，加填充丝钨极氩弧堆焊。
堆焊时，为了控制堆焊层被稀释的程度，必须限制焊接热输入量，适当降低预热温度，防止热裂纹产生。
1.4目前国内外常用的镍基合金堆焊焊条有ENiCrFe-3和ENiCrFe-7，氩弧焊焊丝有ERNiCr-3和ERNiCrFe-7，埋弧焊焊带有EQNiCr-3和EQNCrFe-7。
一般选用的焊条直径为Φ3.2和Φ4 mm，焊丝直径为Φ0.9mm、Φ1.2mm和Φ1.6mm,焊带规格为30×0.5mm和60×0.5mm。
1.5接管与安全端的对接焊,根据不同的坡口形式，通常采用以下几种焊接工艺：a）手工氩弧焊加填充丝打底，再用焊条电弧焊焊接，该工艺能保证焊缝根部质量，不必去除焊根。
b）焊条电弧焊直接焊接，但焊缝根部质量较难保证，必须进行机械加工去除焊根。
c）先自动氩弧焊不加填充丝封底，然后自动氩弧焊加填充丝直接焊接。
采用此方法一般以工件固定进行横焊或全位置焊接。
1.6 接管与安全端对接焊同样采用镍基合金焊接材料,氩弧焊填充丝一般采用ERNiCr-3、ERNiCrFe-7，如Inconel 82、Inconel 52等，与隔离层堆焊材料类别相同。
压力容器焊接技术要求
压力容器焊接技术要求压力容器焊接技术要求概述1、焊接是压力容器制造的重要工序，焊接质量在很大程度上决定了压力容器的制造质量；2、影响焊接质量包含诸多方面内容：焊接接头尺寸偏差、焊缝外观、焊接缺陷、焊接应力与变形、以及焊接接头的使用性能等；3、容器产品的设计是获得性能优良的焊接接头的基础：焊接母材的、焊接坡口形式、焊接位置、焊材、无损检测、焊后热处理等的选择，直接关系到焊接质量。
一、压力容器焊接的基本概念1、焊缝形式与接头形式：从焊接角度看，容器是由母材和焊接接头组成的；焊缝是焊接接头的组成部分。
焊缝有５种：对接焊缝、角焊缝、端接焊缝、塞焊缝和槽焊缝。
焊接接头有12种：对接接头、Ｔ型接头、十字接头、搭接接头、角接接头等。
2、焊缝区、熔合区和热影响区3、焊接性能、焊接工艺评定和焊接工艺规程－－压力容器焊接的三个重要环节焊接性能是焊接工艺评定的基础，焊接工艺评定是焊接工艺规程的依据，焊接工艺规程是确保压力容器焊接质量的行动准则。
3.1、焊接性能：材料对焊接加工的适应性和使用可靠性。
3.2、焊接工艺因素：重要因素；补加因素；次要因素。
3.3、焊接工艺评定：JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》JB/T4734《铝制焊接容器》JB/T4745《钛制焊接容器》3.4、焊接工艺规程：二、常用焊接方法及特点1、手工电弧焊（SMAW）2、埋弧焊（SAW）3、钨极气体保护焊（GTAW）?4、熔化极气体保护焊（GMAW）?5、药芯焊丝电弧焊（FCAW）?6、等离子弧焊（PAW）7、电渣焊（ESW）三、焊接材料按JB/T4709选用焊材。
1、焊条：GB/T983《不锈钢焊条》、GB/T5177《碳钢焊条》；2、焊丝3、焊剂4、保护气体四、压力容器焊接设计焊接设计是压力容器设计的一个重要组成部分，包括：钢材、焊接方法、焊接材料、焊接坡口、焊接接头形式、预热、层间温度、后热、焊后热处理以及检验、检测等；压力容器焊接设计的原则：1、选用焊接性能良好的材料；2、尽量减少焊接工作量；3、合理分布焊缝；4、焊接施工及焊接检验方便；5、有利于生产组织和管理。
核电站施工中重要焊接技术和要求
核电站施工中重要焊接技术和要求内容摘要：本文介绍了AP1000、CPR1000核电施工现场较重要的焊接技术和要求，包括主管道和波动管焊接、堆芯仪表管焊接、控制棒驱动机构密封焊等，同时也介绍了土建、常规岛和BOP重要的焊接项目。
概述核岛主设备内主要介质为放射性核物质，其设备制造和安装焊接质量对防止核电厂泄漏造成核物质放射性污染具有特殊性，同时也关系到这些主设备在核安全状态下稳定运行的可靠性和重要性。
1、民用核安全设备焊接特殊性核岛主设备通常包括反应堆压力容器、蒸汽发生器、稳压器、主泵、主管道等反应堆冷却剂系统设备，也是核电厂第二道安全屏障的组成部分。
核岛主设备的制造和安装焊接质量，直接影响反应堆冷却剂系统的完整性，焊缝又是一回路的压力边界，一旦泄漏将会使大量放射性物质向安全壳泄漏。
反应堆压力容器、蒸汽发生器、稳压器、主泵、主管道等核岛主设备，由于长期处于高温、高压和强辐照环境下运行，要求其制造用原材料包括焊接材料具有较高的塑性和韧性，以及良好的焊接性和抗辐照、耐蚀等性能。
同时由于其焊接壁厚较大，焊接工艺较为复杂，通常焊前需要预热，焊后需要热处理，以避免冷裂纹等焊接缺陷的产生。
单条焊缝焊接工作量大，要求焊工在操作过程中严格执行焊接工艺规程，尤其是采用机械化焊接时，要克服麻痹思想，认真操作，加强自检，直至焊接完成。
控制棒驱动机构的耐压壳和热电偶法兰的焊接质量直接影响反应堆调节系统的运行状态。
当调节系统失灵时，有可能危及堆芯的安全。
安全壳是核电厂的第三道安全屏障。
一旦发生一回路管道破裂，也能将大量核放射性物质封住。
钢制安全壳和安全壳钢衬里安装焊缝质量要求较为严格，通常要进行泄漏检验。
2、民用核安全设备焊接重要性核岛主设备通常采用焊接结构，焊接接头与其结构中的母材相比加工条件相差较大，虽然现代焊接技术已使焊接接头的性能接近母材的性能，但其制作仍需要合格的焊接工艺评定才能实现,其焊接质量仍取决于操作焊工的技术水平和工艺过程的控制，因此焊接接头在其结构中属于薄弱环节。
压力容器焊接结构及工艺设计
综合性实验报告压力容器焊接结构及工艺设计实验者：指导老师溜达班级：o8hanie学号：10目录摘要 (2)关键字 (2)前言1概述 (3)1.1压力容的分类 (3)1.2 压力容器的结构特点 (4)2实验方案及方法 (4)2.1 材料的选则 (4)2.2 焊接性能分析 (6)2.2.1裂纹问题 (6)2.2.2脆化问题 (7)2.3 焊接方法及参数的确定 (7)2.3.1 焊接接头形式 (8)2.3.2 焊缝坡口的选择 (8)2.3.4 焊接方法的选择 (10)2.3.4 焊接材料的选择 (12)3实验过程 (12)3.1 焊前准备 (13)3.2 焊接操作 (13)3.3 焊后热处理 (13)3.3 焊缝机械性能检验 (13)4实验结果与分析 (14)4.1 焊接接头硬度分析 (15)4.2 焊接接头机械性能分析 (15)4.3 焊接接头金相图 (16)5结论 (18)6总结 (18)7 致谢 (18)8 参考文献 (19)摘要目前中国生产的电站锅炉、工业锅炉和各种石油化工容器均为焊接结构，其焊接工作量之大，对焊接质量要求之高居整个焊接结构制造业之首位。
目前中国的压力容器制造行业已经能够制造大型、超重型、高压和超高压容器。
本文主要介绍压力容器的结构、使用性能、材料的选择、焊接结构与工艺的设计、憨厚的热处理、失效形式等。
通过多步骤的实验得出了硬度数据、拉伸图、金相图片等资料，并就实验中出现的问题做了整理和分析，以供参考。
根据工件的工作环境、使用性能可知道工件的力学性能有高强度、好的塑性、韧性和焊接性。
根据其工作要求、性能要求、服役条件和经济状况决定零件素需要的材料为16MnR钢。
并根据工件的结构、性能要求以及材料确定工件的热处理工艺。
关键词：压力容器、手工电弧焊、坡口、金相图前言压力容器一般是指用于一定压力流体的贮存、运输或者是传质、传热、反应的密闭容器。
广泛应用于采矿、炼油、冶金、化工、医药等行业以及人民生活的很多方面。
压力容器的焊接工艺
度，而且更重要的是应具有与母材相近的高温持久强度。
1.1.2接头的抗氢性和抗氧化性耐热钢接头应具有与母材基本相同的抗氢性和高温
抗氧化性。为此，焊缝金属的合金成分和含量应与母材基本一致。
1.1.3接头的组织稳定性耐热钢焊接
接头在制造过程中，特别是厚壁接头将经受长时间多次热处理，在运行过程中将长期受高温高压的作用，接头各区不应产生明显的组织变化及由此引起的脆变或软化。
焊接方法
不锈复合钢板的焊接方法很多9如焊条电弧焊\埋弧焊\钨极氩弧焊\药芯焊丝CO2
气体保护焊等焊接方法都比较成熟0本台换热器的管箱和浮头盖属于复合材料9其焊接空间不大9直焊缝短9且可以进行双面焊9因此焊条电弧焊的方法比较实用0这样既能保证焊接质量9又能降低成本9而且灵活方便9不焊接资料及进行焊接性试验9按JB 47092000钢制压力容器焊接工艺评定\SH/T 3527 l999石油化工不锈复合钢板焊接规程进行了焊接工艺评定9对接焊缝焊后RT探伤\力学性能试验\晶间腐蚀试验\金相试验等项目均符合相关标准的规定0以焊接工艺评定结果作为制定产品施焊工艺的依据0
焊接设备及工作环境
采用直流焊机9基层\过渡层\复层3种焊缝都采用焊条电弧焊0所用的钢丝刷\扁铲等工具都必须是由不锈钢制成的0焊接环境温度应高于0C9焊接现场必须有防风措施0焊接坡口和接头组对
坡口
选择不锈复合钢板的坡口形式时9应充分考虑过渡层的焊接特点9应先焊基层9再焊过渡层9最后焊复层9应尽量减少复层的焊接量9要避免复层焊缝多次重复受热9以提高复层焊缝的耐腐蚀性能9同时可减小设备内部的铲磨工作量9所以选择了如图2所示的坡口形式0用等离子弧切割坡口9切割时复层朝上0加工完的坡口应用不锈钢钢丝刷清理9以保证表面光滑0坡口不得有裂纹和分层9否则应作修补0修补时9应先用砂轮磨掉缺陷9并把基层铲去1.5~2 mm深9然后堆焊过渡层及复层9焊后磨平修光0焊前9在复层距坡口100~l50 mm范围内涂防飞溅的白垩涂料0
9.压力容器焊接技术【精选】
9.压力容器焊接技术9.1薄壁容器的焊接过程设备中的中低压容器大多数为薄壁容器，其特点为壁厚与直径之比很小（δ/D≤0.05）。
对于薄壁容器多采用单层卷板的方法制造筒节，用手工电弧焊和埋弧焊进行纵、环焊缝的焊接。
9.1.1薄壁容器焊接技术(1)焊前准备焊前的准备工作包括坡口加工，焊接区域的清洁以及焊件的装配等。
这些工作应给予足够的重视，不然会影响焊缝质量，严重时还会造成焊后返工。
对于中等厚度以下的容器焊接，常用的坡口形式有齐边坡口，V形坡口和X形坡口。
坡口形式的选择主要考虑以下几个因素：①能否保证焊透；②坡口形式是否易于加工；③尽量提高劳动生产率，节约焊接材料；④焊件焊后的变形尽量小。
例如：容器的壁薄，两面各焊一道即可焊透时，可采用齐边坡口，加工量小，生产效率高。
对于稍厚一些的容器，为保证焊缝质量，应开坡口。
采用何种形式的坡口也要视具体情况而定。
若容器组装后，在内部焊接时通风条件差，焊接的主要工作量应放在容器外侧，这时应选用不对称X形坡口(大口开在外侧)或V形坡口。
(2)容器焊接顺序先焊筒节纵缝，焊好后校圆，再组装焊接环缝。
当筒体直径太大无法校圆时，应先将单筒节的几条纵缝点焊，几个筒节组装点固定后再进行纵缝和环缝的焊接。
要注意的是必须先焊纵缝后焊环缝，因为若先将环缝焊好再焊纵缝时筒体的膨胀和收缩都要受到环缝的限制，其结果会引起过大的应力，甚至产生裂纹。
每条焊缝的焊接次序是先焊筒体里面，焊完后从外面用碳弧气刨清理焊根，将容易产生裂纹和气孔的第一层焊缝基本刨掉，经磁粉或着色探伤确信没有缺陷存在后再焊外侧。
(3)对接直缝的焊接对于中等厚度以下钢板的对接焊缝，采用齐边坡口最简单，并采用埋弧自动焊以提高生产率。
通常有以下几种焊接方法：①无衬垫双面自动焊对焊件的边缘加工和装配要求较高，焊件边缘必须平直，保证装配间隙小于1mm。
为了保证焊缝有足够的熔深又不会烧穿，焊第一面时要控制熔深为板厚的40～50％。
翻面后要控制熔深达到板厚的60～70％，以保证全焊透。
“华龙一号”反应堆压力容器关键焊接技术
“华龙一号”反应堆压力容器关键焊接技术邹国伟,王伟波（中广核工程有限公司，广东深圳518124）摘要：核反应堆压力容器是核电站唯一不可更换的核心设备，承受高温、高压、强辐射，设计标准规格高、制造工艺难度大、质量控制要求严，而关键焊接技术直接影响设备的质量及制造进度，不仅与核电站建设、运营的经济效益息息相关，更是核安全的基石，甚至影响国家安全。
通过对“华龙一号”RPV 关键焊接技术的特点及典型质量问题的分析，对焊接工艺、技术的研究，优化以及工程实践，显著提升了“华龙一号”RPV 的焊接质量，同时大幅缩短制造工期、节约工程成本，对后续“华龙”RPV 的制造提供了宝贵的技术积累和工程经验。
关键词：华龙一号；反应堆压力容器；焊接技术；工艺优化；质量中图分类号：TG40文献标志码：C 文章编号：1001-2303（2020）12-0065-09DOI ：10.7512/j.issn.1001-2303.2020.12.14本文参考文献引用格式：邹国伟，王伟波.“华龙一号”反应堆压力容器关键焊接技术[J].电焊机，2020，50（12）：65-73.收稿日期:2020-08-15作者简介:邹国伟（1982—），男，本科，工程师，主要从事核电及特种设备焊接的研究。
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0前言核电是人类迄今为止设计的最为复杂的能源系统，它利用核聚变或核裂变产生的巨大能量进行发电，是目前已知最清洁、最高效的能源。
核电站主要堆型有石墨堆、压水堆、重水堆、沸水堆，快中子堆、高温气冷堆、钠冷堆等核裂变反应堆以及被称作“人造太阳”的核聚变反应堆。
目前，世界主要建设的民用商业核电站堆型开始由二代加（以法国压水堆CPR1000为代表）发展为三代核电技术，在建机组最多的是中国的“华龙一号”（HPR1000）以及美国的AP1000堆型。
世界核电主流堆型概况如图1所示。
核电设备质量是核电厂安全的基础。
压水堆核电站核岛主设备焊接制造工艺及窄间隙焊接技术
压水堆核电站核岛主设备焊接制造工艺及窄间隙焊接技术下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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压力容器焊接工艺规程
压力容器焊接工艺规程岳阳建华工程有限公司企业标准YYJH-CY-焊接通用工艺规程- 53目录岳阳建华工程有限公司企业标准YYJH-CY-焊接通用工艺规程- 53一：总则---------------------------------------------------3 二：焊工------------------------------------------------- 3三焊接工艺评定-----------------------------------------5 四：焊接材料-----------------------------------------------9 五：焊前准备----------------------------------------------11 六：焊接--------------------------------------------------146.1预热: --------------------------------------------146.2手工电弧焊焊接：-----------------------------------156.3 埋弧自动焊焊接：----------------------------------166.4不锈钢材料焊接：----------------------------------186.5手工钨极氩弧焊：-----------------------------------196.6换热器管束焊接：-----------------------------------216.7管一板自动焊焊接：---------------------------------236.8 CO2气体保护焊：-----------------------------------256.9复合钢的焊接-------------------------------------29七：焊工钢印打印位置规定----------------------------------43 八：焊缝外观质量检查标准--------------------------------- 45 九：焊缝返修规定----------------------------------------- 47 十：焊接材料选用原则--------------------------------------49一：总则1.1本规程适用于我厂碳素钢、低合金钢、珠光体耐热钢等金属材料手工电弧焊，钨极氩弧焊，换热管管束焊接，管板自动焊，复合钢的焊接，气体保护焊和埋弧自动焊。
核电站核岛压力容器焊接工艺：堆内构件吊篮筒体的焊接
核电站核岛压力容器焊接工艺：堆内构件吊篮筒体的焊接1. 600MW和1000MW堆内构件吊篮筒体由304L超低碳不锈钢焊接而成。
吊篮直径约Φ4000mm，高约8000mm，壁厚约50mm,下堆芯支承板厚约400mm。
吊篮筒体分上、中、下三节以及上堆芯支承(上法兰)和下堆芯支承板。
吊篮上、中、下筒节纵缝焊接采用埋弧焊,焊丝ER308L, Φ4.0mm。
焊剂OK Flux1016。
卷板前，纵缝内侧开V形坡口,外侧开小V形坡口,中间留钝边约20mm，卷板成形后,在筒节外侧先用手工电弧焊进行断续定位焊，然后在内侧用埋弧焊进行半填充焊，接着在筒节外侧用机械方法加工坡口后进行另一半填充焊。
最后将筒节内外侧焊缝全部焊满。
焊后将筒节进行400℃±20℃，保温12～20 h的尺寸稳定化热处理。
2. 整个筒体共有四条环缝，上筒节与上堆芯支承(上法兰)以及中下筒节之间采用埋弧焊，环缝焊接前开双U形不对称坡口,内、外坡口以一定厚度交替焊接，直至焊满。
焊后同样进行400℃±20℃的尺寸稳定化热处理。
3. 吊篮筒体上筒节与中下筒节以及下筒节与下堆芯支承板的两条环缝采用热丝TIG焊焊接。
热丝TIG焊具有熔敷效率高、热输人量小、稀释率低以及产品焊接变形小等特点。
上筒节与中、下筒节之间的焊缝为双U形坡口,而下筒节与下堆芯支承板之间的焊缝为外侧单U形坡口。
筒节组装后用手工钨极氩弧焊进行定位焊。
装配好的筒体置于转台上，由两名焊工在对称位置同时进行横向同步焊接。
焊接转台应适宜于在低速状态下运转，能达到每分钟200mm的要求。
热丝1TIG焊焊丝选用ER308L、Φl.2mm。
保护气体为（25%Ar＋75%He）混合气体电源为下降特性，直流正接。
对筒节与筒节之间的双U形坡口，由焊工在内、外侧交替焊接,以控制变形。
焊后不再进行热处理。
4. 实际施焊结果表明，热丝TIG焊后，焊接收缩量和焊后平行度均能控制在质量指标范围内。
压力容器焊接知识全解
1930年：前苏联罗比诺夫发明埋弧焊。 1956年：前苏联楚迪克夫发明了摩擦焊技术。 1957年：法国施吉尔发明电子束焊。 1957年：前苏联卡扎克夫发明扩散焊。 1990年左右：逆变技术得到了长足的发展，其结果使得焊接设 备的重量和尺寸大大的下降。 1991年：英国焊接研究所发明了搅拌摩擦焊，成功的焊接了铝 合金平板。 1996年：以乌克兰巴顿焊接研所B.K.Lebegev院士为首的三十 多人的研制小组，研究开发了人体组织的焊接技术。
埋弧自动焊
• 埋弧自动焊工艺
– 焊前准备
• 接头形式和坡口加工 • 焊前清理 • 装配
– 埋弧焊工艺
• 平板双面对焊
– 悬空焊 – 焊剂垫法 – 临时工艺垫板法 – 手弧焊封底法
• 单面焊双面成形 • 角焊缝
焊剂垫结构原理 1-焊件；2-焊剂；3-橡皮帆布；4-橡皮帆布软管
临时垫双面焊 (a)薄钢带垫；(b)石棉绳垫；(c)石棉板垫
R
热
低温钢焊条
W温
不锈钢焊条
G铬 A奥
堆焊焊条
D堆
铸铁焊条
Z
铸
镍及镍合金焊条
Ni 镍
铜及铜合金焊条 铝及铝合金焊条
特殊用途焊条
T
铜
L
铝
TS 特
四、焊接材料
•焊条的选用原则 –总原则：尽可能使接头的使用性能与母材保持一致 –根据母材的物理、机械性能和化学成分 –根据母材工作条件和使用要求 –根据焊接结构的特点 –根据焊接现场设备条件 –根据劳动条件和生产效益
– 对接接头 – 搭接接头 – 角接接头 – Ｔ形接头
• 焊缝的空间位置
– 平焊 – 立焊 – 横焊 – 仰焊 – 全位置焊
手工焊条电弧焊
压力容器焊接工艺、热处理工艺
一、压力容器焊接工艺1 目的、范围为保证压力容器的焊接质量，特制定本工艺。
本工艺适用于钢制压力容器的气焊、焊条电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊焊接工作。
压力容器的焊接除应遵守本工艺外，还应符合设计文件的技术要求。
2 引用标准NB/T 47014-2011 承压设备焊接工艺评定NB/T 47015-2011 压力容器焊接规程TGS Z6002-2010 特种设备焊接操作人员考核细则NB/T 47018.1-2017 承压设备用焊接材料订货技术条件第1部分：采购通则NB/T 47018.2-2017 承压设备用焊接材料订货技术条件第2部分：钢焊条NB/T 47018.3-2017 承压设备用焊接材料订货技术条件第3部分：气体保护电弧焊丝和填充丝NB/T 47018.4-2017 承压设备用焊接材料订货技术条件第4部分：埋弧焊钢焊丝和焊剂JB/T 3223-2017 焊接材料质量管理规程DL/T 869-2012 火力发电厂焊接技术规程DL/T 752-2010 火力发电厂异种钢焊接技术规程GB/T 30583-2014 承压设备焊后热处理规程DL/T 819-2010 火力发电厂焊接热处理技术规程NB/T 47013.1-2015 承压设备无损检测第1部分：通用要求NB/T 47013.2-2015 承压设备无损检测第2部分：射线检测NB/T 47013.3-2015 承压设备无损检测第3部分：超声检测NB/T 47013.4-2015 承压设备无损检测第4部分：磁粉检测NB/T 47013.5-2015 承压设备无损检测第5部分：渗透检测3 焊接工艺评定施焊下列各类焊缝的焊接工艺应按NB/T 47014评定合格：a) 受压元件焊缝；b) 与受压元件相焊的焊缝；c) 上述焊缝的定位焊缝；d) 受压元件母材表面堆焊、补焊。
4 焊工施焊下列各类焊缝的焊工应按TGS Z6002规定考核合格：a) 受压元件焊缝；b) 与受压元件相焊的焊缝；c) 熔入上述永久焊缝内的定位焊缝；d) 受压元件母材表面堆焊、补焊。
压力容器的焊接工艺设计
压力容器的焊接工艺设计摘要众所周知，压力容器是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。
而由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故，因此世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。
同样的，对于它的生产要求也不能放松。
焊接作为压力容器生产的主要环节，可谓是重中之重。
手工电弧焊机比较简单，主要组成部分为电源和焊钳，使用方便灵活。
手工电弧焊的应用虽因气体保护电弧焊和其他高效焊接方法的发展而有所减少，但仍然是各个工业部门常用的焊接方法。
本文就手工电弧焊在压力容器焊接过程中的工艺，以锅炉的分气缸为例进行设计，并对容易发生的几种缺陷进行研究，找出杜绝方法。
关键词：压力容器，手工电弧焊，工艺，焊接缺陷THE WELDING PROCESS DESIGNOF PRESSURE VESSELABSTRACTIt is well known, the pressure vessel is in national economy and so on photochemistry industry, energy industry, scientific research and war industry each departments is having the influential role equipment. But because seals, reasons and so on bearing pressure and medium, easy to have the detonation, the combustion to be on fire endangers the personnel, the equipment and the property safety and the pollution of the environment accident, therefore various countries list as it the important jail to examine the product, assigns the Specialized agency by the country, according to national stipulation laws and regulations and standard implementation control inspection and technical examination. Similarly, cannot relax regarding its production request. Welding key link which produces as the pressure vessel, it may be said that is the most important.Manual arc welding machine is simple, the main components for power and soldering tweezers and easy to use. Though the manual electric arc applied electric arc welding and gas protection for the development of other high-effective welding method and decreased, but is still all industrial department of welding methods used for many varieties, small batch of the economy, "in many installation welding and welding repair for other welding methods are not replaced. But the welder operation manual arc welding technology level of quality, therefore must undergo strict training, welder welding work in this can be.KEY WORDS:Pressure vessel, Manual Arc Welding, Craft, Welding Defects目录摘要 ................................................................. 错误!未定义书签。
核电站核岛压力容器焊接工艺：反应堆压力容器的焊接
核电站核岛压力容器焊接工艺：反应堆压力容器的焊接1 反应堆压力容器焊接基本要求1.1 核容器的焊接必须遵循国际通用的规范和标准，如美国ASME规范第三卷核动力装置与设备、第五卷无损检验、第九卷焊接评定以及法国有关压水堆核电站设备设计与建造规范, 即RCCM-M等标准。
1.2核容器的焊接必须按照核安全法规的要求，建立设备制造质量保证体系,实施严格的质量管理和控制。
如HAF601民用核承压设备安全监督管理规定；HAF602民用核承压设备无损检验人员培训、考核和取证管理办法；以及HAF603民用核承压设备焊工及焊接操作工培训、考核和取证管理办法。
1.3每一项焊接新技术的应用必须通过有关部门组织的技术鉴定，并在取得较成熟的经验后才能投入生产使用。
此外,对于关键的焊接工艺，生产前必须进行焊接工艺评定，只有在完全达到设计技术指标要求后，才能正式投入生产制造。
同时对焊工或焊接操作工的技能也必须进行考核，未经资质评定合格的焊工不得参与焊接操作。
1.4重要部件的焊接必须设置焊接见证件。
见证件分为产品见证件和在役监督试件。
产品见证件必须具有所代表产品相应的化学成分范围、相类似的锻造比、相同的热处理制度，并且与产品一样经受制造和焊接中的各种热循环，然后按产品的技术要求进行考核。
在役监督试件取自产品见证件，在反应堆内经受与产品同样的辐照检验，作为考核反应堆压力容器继续运行的质量保证依据。
2 反应堆压力容器的焊接2.1 概述a）核反应堆压力容器由两部分组成：顶盖组合件由上封头和顶盖法兰焊接而成；筒件组合件则由下封头、过渡段、堆芯筒身、接管段筒体、容器法兰和进出水接管焊接而成。
b）反应堆压力容器内表面均堆焊超低碳不锈钢。
上封头装有驱动管座。
驱动管座开孔周围局部堆焊镍基合金。
在接管段筒体的开孔部位焊接进出水接管,接管端部则与不锈钢安全段连接。
在下封头内壁径向支承块焊接区域和中子通量孔周围局部堆焊镍基合金，随后焊接径向支承块和中间通量管座。
焊接工艺在核工程中的应用现状与挑战
焊接工艺在核工程中的应用现状与挑战引言：核工程是一项高风险、高技术要求的工程领域。
焊接工艺作为核工程中重要的连接技术，承担着保证核设施安全和可靠性的重要责任。
本文将探讨焊接工艺在核工程中的应用现状和面临的挑战。
一、焊接工艺在核工程中的应用现状1.1 核工程中的焊接工艺核工程中涉及到的焊接工艺主要包括手工电弧焊、气体保护焊、激光焊等。
这些焊接工艺在核设施的制造、维修和改造过程中发挥着重要作用。
1.2 应用案例核电站的建设过程中，焊接工艺被广泛应用于核反应堆压力容器、核燃料棒、核电站管道等关键部件的制造。
焊接工艺的质量直接关系到核设施的安全运行。
1.3 技术进步与应用随着科技的不断发展，焊接工艺在核工程中也得到了不断的改进和创新。
例如，激光焊接技术的应用使得焊接质量更加稳定，焊缝更加美观，提高了核设施的可靠性。
二、焊接工艺在核工程中面临的挑战2.1 材料选择与匹配核工程中使用的材料通常具有高温、高压、辐射等特殊环境要求，因此焊接材料的选择和匹配是一个关键问题。
如何确保焊接材料与基材的相容性，以及焊接接头的强度和耐腐蚀性，是当前面临的挑战之一。
2.2 自动化与智能化核工程中的焊接工艺需要在复杂的环境下进行，传统的人工焊接存在工艺复杂、效率低下等问题。
因此，如何实现焊接工艺的自动化和智能化，提高生产效率和焊接质量，是一个亟待解决的问题。
2.3 焊接缺陷与质量控制焊接过程中可能出现焊接缺陷，如气孔、裂纹等，这些缺陷对核设施的安全性和可靠性造成严重影响。
因此，如何通过先进的检测技术和质量控制手段，及时发现和修复焊接缺陷，是当前亟待解决的挑战之一。
三、未来发展方向3.1 新材料的应用随着材料科学的不断进步，新型材料的应用将为核工程中的焊接工艺带来新的机遇和挑战。
例如，高温合金、复合材料等具有优异性能的材料将为核工程中的焊接工艺提供更多选择。
3.2 智能化焊接工艺的发展随着人工智能和自动化技术的发展，智能化焊接工艺将成为未来的发展方向。
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核电站压力容器的焊接工艺
中国核电发展20年来，尽管取得了很大的成绩，但在总体发展规划以及技术路线的确立方面走了一条曲折的道路，以至于在设计自主化和设备制造国产化方面均未取得突破性的进展，这对于拥有较雄厚的核工业、电力工业和制造工业基础，拥有较强的核工程研发力量的中国来说，这种发展现状应该说是不理想的。
根据我国核电发展的最新动态，到2020年我国核电比重预计将上升到全国电力装机总量的4%左右，达到3200万kw左右。
国家有关部门在总结以往经验教训的基础上，对下一阶段核电发展的技术路线和规划进行积极的统一部署，可以预见我国的核电将迎来最为重要的高速发展时期，发展核电也将成为我国未来解决大量能源缺口的一个重要途径。
核电站压力容器中壳体用钢要求较高的是核反应堆。
核反应堆压力容器一般由钢锻件焊接而成，锻件厚度通常在200mm以上，由于长期在高温高压下工作，并承受中子和γ射线辐照，因此对核反应堆容器材料提出了很高的要求：应具有良好的室温综合性能，即有较高的强度、韧性和防脆断能力；沿截面应有良好的性能均一性，特别对尺寸较大、较厚截面的锻件更要求如此；具有良好的焊接性，再热裂纹敏感性低；对中子辐照应有较高的稳定性。
图1：核电站压力容器焊接
一、核电站压力容器焊接的基本要求
1、焊接材料一般要求
（1）原则上只允许经鉴定合格的焊接材料用于核容器生产；
（2）部件焊接中预定使用的焊接材料的每个生产批量，在投产前均需经焊接材料试验评定合格；
（3）埋弧焊的焊接材料应以焊剂一焊丝或焊剂一焊带的组合方式进行试验评定；
（4）经有关方面同意，焊接材料试验可以与焊接工艺试验一起进行，但在这种情况下，供货单位和使用单位应密切配合，严格遵守焊接工艺试验所规定的要求。
2、焊接生产的一般要求
在反应堆压力容器焊接生产前，必须进行焊接工艺评定和焊工操怍技能考核，统称为焊接评定。
焊接工艺评定是通过试件的焊接和试样的检验，对提出的焊接工艺规程正确性进行的一种评定。
合格的焊接工艺评定结果，是制订供生产用的焊接工艺规程的依据。
焊工技能评定是按照评定合格的焊接工艺规程评定焊工获得合格焊接接头的能力。
未经评定合格的焊工不得参与焊接操作。
二、核反应堆压力容器焊接
1、压力容器焊接工艺流程
压力容器内表面均堆焊超低碳不锈钢。
顶盖组合件由上封头与顶盖法兰焊接而成。
在上封头内壁驱动管座开孔的周围局部堆焊镍基合金，上封头上装有驱动管座、支承构件及吊耳。
筒体组合件由容器法兰、接管段筒体、堆芯筒体、过渡段壳体和下封头焊接而成。
在接管段筒体开孔部位焊接进出水接管，接管段与安全端连接。
在下封头内壁径向支承块焊接区域和中子通量孔周围局部堆焊镍基合金，随后焊妥径向支承块和中子通量孔管座。
在顶盖组合件的顶盖法兰和筒体组合件的容器法兰上堆焊不锈钢或硬化镍基合金密封面。
压力壳顶盖组合件和筒体组合件的环缝、进出水接管与接管段筒体的焊接，均采用自动埋弧焊。
容器内壁和法兰平面采用带极堆焊。
进出水接管端手工堆焊不锈钢或镍基合金，然后用手工焊或氩弧焊与不锈钢安全段对接。
2、主焊缝焊接
由于反应堆压力壳长期在高温、高压下工作，并承受强烈的中子辐照，所以焊缝金属有严重的脆化倾向。
通常表现为冲击韧性的显著降低和脆性转变温度的明显升高。
因此，要求焊缝金属的塑、韧性有一定的储备量，以确保核反应堆压力壳能长期安全、可靠地运行。
（1）主焊缝焊接特点
压力壳主焊缝的焊接特点是壳壁较厚，多层焊时由于内应力的积累，焊缝区残余应力较大，需经受多次消除应力热处理。
因此，核反应堆压力容器用高强度低合金钢必须具有良好的焊接性，以避免冷裂纹等焊接缺陷产生，并保证焊缝和热影响区有较好的塑性和低温冲击韧性。
（2）焊接材料选择
主焊缝焊材选择通常要求焊缝及热影响区的性能与母材等同。
除拉伸性能外，特别要求焊缝及热影响区的冲击韧性有足够的裕度。
为了满足这些要求，主焊缝焊接一般采用自动埋弧焊，而根部封底则大多采用手工焊。
自动埋弧焊采用Mn-Mo-Ni系焊丝，其成分基本上与母材SA508 C13钢相近。
焊剂一般采用烧结型焊剂。
在焊剂-焊丝的适当组合下，熔敷金属的化学成分一般应满足下列要求(%)：C≤0.10，Si 0.15～0.60，Mn 0.8～1.8，P≤0.025，S≤0.025，Ni≤1.20，Cr≤0.30，Mo 0.25～0.65，Cu≤0.25，V≤0.02。
对强辐照区的焊缝，则要求P≤0.008%，Cu≤0.05%，Co≤0.03%。
主焊缝经610±10℃、保温20h的模拟焊后热处理，其力学性能应达到与母材相同水平。
为了提高焊缝金属的性能，目前已注意到采用高纯度的焊丝和高碱度的焊剂相匹配。
由于焊接坡口较深，要求在较窄坡口内焊接具有良好的工艺性能。
当前国际上常用的焊剂-焊丝匹配为瑞士Oerlikon的OP4lTT-S3NiMo1，日本神户制钢的MF27X-US56BX等。
上述匹配能满足ASME SFA5、23对核级焊缝金属规定的要求，并且在经过长期的消除应力处理后，仍具有优越的力学性能。
如 MF27X-US56BX的焊缝金属，经288℃、1.5×1019n／cm2(>1MeV)的中子辐照试验后，按吸收能量60J考核增温仅18℃，按侧向膨胀1mm考核增温仅28℃。
（3）焊接工艺
主焊缝焊接一般采用埋弧焊，U形坡口角约为10～15℃，根部半径通常取8～10mm，对厚度200mm的主焊缝，坡口上端开口大约为45～55mm。
近年来，为了缩短焊接周期和提高接头性能，已愈来愈多地采用窄间隙埋弧焊工艺。
决定窄间隙焊接质量的技术关键有三方面：一是导电嘴的结构和焊丝的自动对中；二是引弧技术；三是根部焊接技术。
对厚度220～280mm的焊缝，坡口上端开口一般取16～20mm。
这种坡口采用每层焊两道的工艺，在深坡口中脱渣容易，焊缝质量与焊道形状容易控制，特别是焊缝与侧壁的熔合比较好，并使下道晶粒细化。
窄间隙埋弧焊要求采用脱渣性良好的焊剂，还要求合理地选择焊接参数。
选用的焊接线能量比较低，一般在15～35kJ/cm范围内，如焊接线能量高于此范围，韧性会下降。
最好能将焊接过程一次完成，而不要中途停顿，任何中止焊接过程的操作都易造成未熔合等缺陷。
窄间隙焊接的坡口角一般取1°或更小，目前常用的坡口形式如图2a所示，先正面(外侧)焊接，后反面(内侧)挑焊根，用手工焊填满。
为了减少内侧焊接的工作量，也有采用全部从外侧焊的坡口形式，如图2b所示，坡口填满后，根部用机械加工去除。
这种坡口形式虽然对保证焊缝根部质量有好处，但也在一定程度上加大了锻件的重量。
来源：摘自网络。