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学兔兔 焊接现场 机械制造文摘——焊接分册 AP1000核电站双相不锈钢焊接变形控制 解天俊， 张海涛， 郑东宏 (国核工程有限公司，山东 海阳 265116) 样，不受热的冷金属部分便阻碍了焊缝及近焊缝区金 U 日lJ吾 属的膨胀和内应力，就造成了焊接结构的各种变形，金 在电力、石油、化工等工业生产的钢结构生产作业 属内部发生的晶粒组织的转变所引起的体积变化也可 中，焊接作业特别是电弧焊作为制造、修理的一种重要 能引起焊件的变形。 工艺方法，运用非常广泛。同时，电弧焊由于其自身的 1 双相不锈钢特性分析 焊接特点必然引起不同程度的焊接变形，如不对变形 产生的原因进行分析并提前采取有效的对策，将产生 双相不锈钢是以Fe—C卜Ni—N合金系为基础，这些 较大的危害。 钢的成分被调整到使母材的金属微观组织由50％的铁 焊接变形产生的成因是由于焊缝金属是由熔池中 素体和50％的奥氏体组成，故命名为“双相”。 的液态金属迅速冷却、凝固结晶而成，其中心温度可达 安全壳内部换料水箱不锈钢覆面(以下简称钢覆 2 500℃以上，而热影响区在8～30 mm范围内，其温度 面)母材选用的是ASTM A240$32101，与奥氏体不锈 从低到高约在500～1 500 oC之间，但远离焊缝和热影 钢相比，其碳含量更低，合金元素含量更高。表1和表 响区的大部分金属不受热，其温度还是环境温度。这 2分别是某公司生产的$32101化学成分和主要性能。 表1 932101化学成分(质量分数，％) 项目 抗拉强度R ／MPa 屈服强度R ／MPa断后伸长率 (％) 冲击吸收能量A I4。℃)／J 硬度(HB) 铁素体含量(％) 图1为安全壳内部换料水箱底部不锈钢钢覆面俯 2 AP1000核电站双相不锈钢覆面焊接 视布置图。 变形控制 本文将根据不锈钢覆面的结构形式，从钢结构焊 AP1000核电站核岛内的安全壳内部换料水箱和 接变形的成因分析，归纳钢覆面焊接适宜采用的防变 换料水池房间的钢覆面，因与腐蚀性液体直接接触，材 形控制措施。 料均选用了双相不锈钢。分析双相不锈钢可能导致焊 2．1 焊接方法 接残余应力和构件变形的因素，采取相应措施进行控 一 般情况下，热输人大时，加热的高温区范围大， 制，对于减少焊接残余应力和尺寸变形，满足部件达到 冷却速度慢，使接头塑性变形区增大，不论对纵向、横 设计使用寿命和安装精度尤为重要。 向或角变形都有变形增大的影响。从目前国内外成熟 26 2013年第2期 学兔兔 机械制造文摘——焊接分册 焊接现场 图1 安全壳内部换料水箱钢覆面俯视布置图 的焊接经验来看，双相不锈钢可采用GTAW，GMAW， 钢覆面是