徐大吉吉1,湛 波2,徐 岩2(1 发电设备国家工程研究中心,黑龙江哈尔滨150040;2 哈尔滨锅炉厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨150046)
0 引 言
压水堆核电站汽轮机高、低压缸之间都设有汽水分离再热器,其目的是为了提高离开汽轮机高压缸进入低压缸蒸汽的质量,从而改善汽轮机的工作效率,减少湿蒸汽对汽轮机叶片的腐蚀。即降低进入低压缸蒸汽的湿度,提高进入低压缸蒸汽的温度。汽水分离再热器由3部分组成,即分离器、一级再热器(乏蒸)、二级再热器(新蒸)。来自高压缸的蒸汽进入汽水分离再热器后首先经分离器将湿蒸汽中大约98%的水份分离掉,再经乏蒸加热后上行又被新蒸继续加热,而后送往低压缸做功。新、乏蒸换热器由Ｕ型管束、管板、封头形成隔离界面,管子与管板部位连接的密封尤为重要。现采用焊接加胀接的连接ｌ、艺,从而确保界面密封的可靠性。本文就管子与管板的密封连接,从焊、胀工艺角度作以介绍。
1 管子与管板的制备
管板基材为ＢＳ1503223-490锻件,密封界面ＩＮＣＯＮＥＬ625镍基表层由堆焊而成。堆焊后的管板经机械加工成型后,再经严格的表面处理(碱洗、酸洗、钝化及各工序间的漂洗)后待装配。换热管材为Ｚ2ＣＴ-18(ＰＳ30/573)规格Φ19.05ｍｍ×1.75ｍｍ的Ｕ型铁素体不锈钢管子。
2 管子与管板的焊接
2.1 焊接设备电源:德国梅莎公司制造型号为ＰＯＬＹＳＯＵＤＥＴＳ73ＭｅｓｓｅｒＡｕｔｏＴＩＧ250Ｐ直流脉冲电源,最大电流250Ａ(暂载率60%)。
2.2 焊接参数选择的原则
根据结构的形式,为获得高质量的焊缝(无气孔、夹渣、裂纹,满足熔深、管孔缩径等要求),全位置钨极脉冲氩弧ＴＩＧ焊为首选。管板堆焊面为高镍合金,焊接过程极易产生热裂纹,严格控制焊接线能量,确保收弧过程弧坑部位的充满度是减少热裂的主要途径。焊接线能量是电流、电压、焊接速度(时间)等的综合效应,它又决定了焊缝成型、熔深、气孔等缺陷的有无,焊接工艺评定就是上述合因素的最佳选择。当钨极的材料、直径、夹角与焊缝的位置,保护气体的纯度、流量确定后,焊接程序的设置及其参数的选择就至关重要。
2.3 焊接工艺
全位置自动旋转钨极脉冲氩弧ＴＩＧ焊工艺。保护气体:氩气(99.9%),流量8～10Ｌ/ｍｉｎ。钨极:钍钨极Φ2.5,30°夹角,钨极位置,距管板面ｈ1=2～2.5ｍｍ,距管子外表面ｈ2=1.5～2ｍｍ。焊接程序设置:启动ｔ1,保护气体投入、起弧(高频引弧、电弧预热);焊接ｔ2,旋转施焊(机头旋转、脉冲电流投入),当环形焊缝首尾相叠加时焊接停止ｔ3,停焊息弧延时断气(机头停转、电弧衰减至熄灭、延时断气)。电流大小、焊接速度、各程序运行时间、保护气体流量、钨极位置等均须由焊接工艺评定确定。为保证工艺评定的可靠性,评定工作在产品检验项目的基础上,增加了ＲＴ检验。管板进行焊前预热,温度控制在30℃。保护气体最先投入最后撤出,使施焊区域(母材、电弧空间、钨极)始终处于良好的保护状态,氩气的纯度和流量,对防止气孔产生起决定作用。电弧预热是在高频引弧后,用电弧的热量对起弧部位进行的焊前加热过程,它对起弧部位的熔深、避免焊接缺陷产生并获得良好焊缝成型十分重要。对镍基管板的全位置焊接,脉冲电流峰、基值和焊接速度的最佳匹配(脉冲峰值、维弧基值及其作用时间),在保证熔深和焊缝成型,又不产生缺陷的前提下,应取较低的焊接能量。当焊头旋转一周焊缝头尾叠加后,焊接停止电弧衰减直至息弧,衰减时间对弧坑的添满、防止弧坑裂纹的形成极为重要。当电弧熄灭后,延时断气的过程,既要使弧坑部位得到良好保护,又要使该区域获得满意的热循环,以利于镍基合金的抗腐蚀。总的说,在良好的保护条件下,在保证熔深且无缺陷的前提下,尽量减少焊接线能量。
3 管子与管板的胀接
管子与管板焊接结束经着色检查合格后,可以进行胀管工序。按设计要求,在管板的前面和后面分别胀接,胀接部位长度为45ｍｍ,用等长胀珠保证。管板前面胀接起胀位置距管板前表面15～20ｍｍ,管板后面胀接起胀位置距管后表面5～10ｍｍ。胀接扭矩由工艺评定实测确定。
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