[发明专利]一种异种金属焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种异种金属焊接方法。

背景技术

目前，我国正处在核电建设的快速发展时期，反应堆压力容器、蒸汽发生器和稳压器等设备接管安全端焊接的问题也因此而产生。核电站核岛主设备的大型容器，如反应堆压力容器、蒸汽发生器和稳压器等设备的壳体一般由材料型号为20MND5或18MND5或16MND5或SA508Gr.3Cl.1或SA508Gr.3Cl.2之类的低合金钢制成，而和核容器连接的各种管道大多为奥氏体不锈钢，材料为Z2CND18-12（控氮）或316L，为保证核电设备的质量，一般会先在壳体的接管端头上先焊上一段不锈钢管（称为“安全端”），现场安装时再将安全端与不锈钢管道焊接。因此就涉及壳体接管上焊上一段不锈钢管（即称为“安全端”）的异种金属接头的焊接工艺。

根据核设备安全等级和结构设计，低合金钢材质的壳体接管端头钢侧坡口面，可事先进行隔离层堆焊后再与不锈钢材质的安全端焊接，也可直接将不锈钢材质的安全端与壳体接管端头焊接起来。焊接材料可采用不锈钢或镍基合金。

目前对壳体接管端头和安全端的焊接工艺都是采用隔离层焊接工艺，如图1所示，壳体接管端头1’的内壁焊接有内壁堆焊层7’，先采用手工药皮焊条电弧焊或自动（脉冲）钨极氩弧焊工艺在壳体接管端头1’上堆焊隔离层2’，再采用手工药皮焊条电弧焊或埋弧自动焊或自动脉冲钨极氩弧焊将隔离层2’与安全端3’焊接在一起，形成安全端对接焊缝5’，最后再将安全端3’与不锈钢管4’焊接在一起，形成管道对接焊缝6’。

目前采用的焊接工艺，由于要先堆焊隔离层，增加了焊接工艺复杂度，耗费焊材多，焊接成本高，工期长，劳动强度大，不利用核电建设的快速发展。

发明内容

本发明提供一种异种金属焊接方法，无隔离层焊接步骤，保证了焊接质量，节省了焊材，缩短了工期，降低了焊接成本和劳动强度。

为了达到上述目的，本发明提供一种异种金属焊接方法，用于焊接低合金钢材质的壳体接管端头和不锈钢材质的安全端，该焊接方法包含以下步骤：

采用不锈钢带极堆焊在壳体接管端头的内壁堆焊内壁堆焊层；

制备焊接坡口为单边面坡口形式的安全端；

采用单层单道窄间隙自动脉冲钨极氩弧焊焊接壳体接管端头和安全端的对接坡口。

所述的不锈钢带优选采用宽度为60±0.50mm、厚度为0.5±0.05mm的不锈钢带。

采用不锈钢带极堆焊在壳体接管端头1的内壁堆焊内壁堆焊层包含以下步骤：

在壳体接管端头1的内壁堆焊过渡层；

在过渡层上堆焊防腐蚀层。

堆焊过渡层的工艺参数如下：

焊接金属种类：EQ309L型不锈钢焊带；

焊接金属尺寸：宽度为60±0.50mm、厚度为0.5±0.05mm；

焊接电流范围：700～800A；

焊接电压范围：25～35V；

焊接速度：13～15 cm/min。

堆焊防腐蚀层的工艺参数如下：

焊接金属种类：EQ308L型不锈钢焊带；

焊接金属尺寸：宽度为60±0.50mm、厚度为0.5±0.05mm；

焊接电流范围：700～800A；

焊接电压范围：25～35V；

焊接速度：9～12 cm/min。

采用不锈钢带极堆焊在壳体接管端头的内壁堆焊内壁堆焊层，在堆焊过渡层之前，进行焊接前处理，清理壳体接管端头内壁表面的污物，并将焊枪温度预热到≥160℃。

采用单层单道窄间隙自动脉冲钨极氩弧焊焊接壳体接管端头和安全端的对接坡口的焊接参数如下：

焊接金属种类：Inconel 52；

焊接金属尺寸：Φ0.9mm；

焊接电流范围：峰值250~400A，基值150~250A；

焊接电压范围：10~15V；

焊接速度：5~10 cm/min；

焊接频率：2.0Hz；

焊接脉冲：35%；

主保护气成分：30%Ar+70%He；

主保护气速率：50~100 l/min；

外保护气成分：30%Ar+70%He；

外保护气速率：30~50 l/min。

采用单层单道窄间隙自动脉冲钨极氩弧焊焊接壳体接管端头和安全端的对接坡口之前，进行焊接前处理，清理对接坡口处待焊表面的污物，并将焊枪温度预热到≥175℃。