[发明专利]一种用于核电稳压器安全端异种金属管道堆焊维修方法

说明书

技术领域

本发明涉及核电异种金属接头管道堆焊领域，具体涉及一种用于核电稳压器安全端异种金属管道堆焊维修方法。

背景技术

稳压器是核电站五大主设备之一。稳压器安全端焊缝是连接稳压器与接管的一回路压力边界。早期核电站稳压器安全端接管的异种金属焊缝大量采用了Inconel-600材料。国内外核电站在Inconel-600镍基合金使用中发现，该合金材料在一回路高纯水中对SCC有较高的敏感性；同时大量国外核电站维修案例表明，在核电站寿命期内Inconel-600异种金属焊缝容易出现开裂失效现象。我国秦山320MWe机组稳压器安全端结构与国外维修的结构类似，将可能会面临同样的Inconel-600合金焊缝开裂失效问题。

针对Inconel-600合金材料出现腐蚀泄露的问题，国外一般是在失效管道焊缝上堆焊一定厚度和宽度的堆焊层进行密封处理，形成新的压力边界，使局部出现环形裂纹的结构加强，防止该处缺陷出现泄露。国外经验表明，修复的堆焊层能使焊缝结构加强，改善异种金属接头残余应力状态及分布，且焊后形成压应力，对应力腐蚀裂纹具有止裂作用，对疲劳裂纹的萌生和扩展具有缓解作用。

文献资料调研显示，目前已掌握该堆焊维修技术，并实现工程应用的只有美国WSI公司。其稳压器安全端堆焊维修工艺结构大致分为两种型式，其一为美国WSI公司为台湾核电站稳压器安全端接管设计的维修堆焊层结构，如图1所示；其二是美国WSI公司为韩国KORI 1号机组稳压器安全端接管设计的维修堆焊层结构，如图2所示。第一种结构的不锈钢覆层10通过堆焊方式熔敷在低合金钢管段1的内壁上；将Inconel600预堆边2按图所示的形状堆焊到低合金钢管段1和不锈钢覆层10的端面；将预堆边2与不锈钢的过渡接管4组成U型坡口，并通过手工电弧焊接方法将两个部分进行焊接连接形成预堆边焊缝3；将过渡接管4与不锈钢的管段6组成V型坡口，并通过氩电联焊方式进行焊接连接形成不锈钢焊缝5；在接管焊接完成后，从预堆边焊缝3与不锈钢过渡接管的熔合线开始按设计的堆焊层尺寸堆焊不锈钢过渡层7；在预堆边焊缝3与不锈钢过渡接管的熔合线及附近堆焊镍基合金过渡层9；最后在低合金钢管段1、预堆边2、预堆边焊缝3、镍基合金过渡层9、不锈钢过渡层7上堆焊镍基合金堆焊层8。第二种结构的不锈钢覆层10通过堆焊方式熔敷在低合金钢管段1的内壁上；将Inconel600预堆边2按图所示的形状堆焊到低合金钢管段1和不锈钢覆层10的端面；将预堆边2与不锈钢的过渡接管4组成U型坡口，并通过手工电弧焊接方法将两个部分进行焊接连接形成预堆边焊缝3；将过渡接管4与不锈钢的管段6组成V型坡口，并通过氩电联焊方式进行焊接连接形成不锈钢焊缝5；在接管焊接完成后，从预堆边焊缝3与不锈钢过渡接管的熔合线开始按设计的堆焊层尺寸堆焊不锈钢过渡层7；最后在低合金钢管段1、预堆边2、预堆边焊缝3、镍基合金过渡层9、不锈钢过渡层7上堆焊镍基合金堆焊层8。

采用上述堆焊维修结构及方法，均采用了ER308/ER309作为过渡层，虽然有效避免了不锈钢上直接堆焊镍基合金产生热裂纹问题，能够满足稳压器安全端接管堆焊维修需求。但是由于过渡层的增加导致堆焊维修工艺结构复杂，进而产生以下三个方面的不足：其一，结构复杂导致堆焊层内应力状态复杂，对改善应力状态不利；其二，堆焊层结构复杂，其维修堆焊工艺也相对复杂，不利于现场维修施工质量控制；其三，维修工艺复杂，施工难度大，不利于现场维修进度控制和辐射剂量控制。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供一种用于核电稳压器安全端异种金属管道堆焊维修方法，其改善堆焊层应力状态，简化维修堆焊工艺，降低现场堆焊维修难度，实现稳压器安全端异种金属接头安全、可靠、高效地堆焊维修。

本发明通过下述技术方案实现：

一种用于核电稳压器安全端异种金属管道堆焊维修方法，包括以下步骤：

在过渡管段和管段之间的焊缝上挖除不锈钢焊缝，并补焊不锈钢焊缝，打磨补焊焊缝使之与管段齐平；

在低合金钢管段、预堆边、预堆边焊缝、管段上堆焊镍基合金堆焊层。

本方案针对现有堆焊层工艺结构复杂等不足，本方法省去了焊接ER308L/ER309L过渡层和镍基合金过渡层的步骤，简化了堆焊层的结构，简化了工艺结构，改善堆焊层应力状态，降低现场堆焊维修难度，实现核动力装置异种金属接头安全、可靠、高效地堆焊维修。省去了过渡层的结构，即减小了堆焊层中异种金属接触界面，强化了工艺结构的整体性和和力学的一致性。