核電大型鋼結構隨焊錘擊消應力法
2023-07-19 01:50:51
核電大型鋼結構隨焊錘擊消應力法
【專利摘要】本發明公開了一種核電大型鋼結構隨焊錘擊消應力法，對核電大型鋼結構進行多層焊接，至少在焊接第二層至倒數第二層過程中，每焊接完一層後，進行錘擊，錘擊能夠使焊縫填充金屬在熱態下得到充分延展，從而降低冷卻收縮過程中的殘餘應力，提高鋼結構承載能力，即提高了焊接的質量；風鏟通過氣管與空氣壓縮機聯接，風鏟能夠伸向高空和轉角各個位置，確保了消應力質量；風鏟消應力速度快，焊接完成即能完成消應力工作，提高了焊接的效率。
【專利說明】核電大型鋼結構隨焊錘擊消應力法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬焊接技術新工藝領域，具體涉及一種核電大型鋼結構隨焊錘擊消應力法。
[0002]
【背景技術】
[0003]隨著核電技術的不斷發展，特別是國際社會對核安全的不斷關注，第三代核電技術一歐洲先進壓水堆EPR的設計理念已逐漸深入人心。EPR技術採用「加法設計」，在原CPR1000的基礎上，通過增加能動部件數和系列數，進一步增加了核安全控制功能。
[0004]EPR技術中，對常規島主廠房即HM-廠房採用全鋼結構進行設計，與CPR1000相比，主要區別如下:由兩跨廠房改為單跨廠房、由地上廠房改為半地下廠房、由鋼筋砼結構和鋼結構相結合的框架改為全鋼結構框架。HM-廠房為全鋼結構多層廠房，採用局部帶支撐的框架結構形式，屋面採用雙坡梯形鋼屋架，鋼柱與基礎、主梁與柱均採用焊接，主次梁連接採用鉚接。
[0005]在金屬焊接過程中，焊縫處的填充金屬在高溫下由液態從焊絲等填充物過渡到焊縫坡口處，隨後經過冷卻形成固態焊縫。焊縫填充金屬在冷卻過程中由於熱脹冷縮將產生焊接殘餘應力。殘餘應力的存在將降低焊縫的承載能力，進而影響焊接件的結構穩定性。
[0006]基於核安全的嚴格要求，核電站建設必須確保質量。而在大型鋼結構焊接過程中，焊縫中的殘餘應力會導致鋼結構承載能力差，容易導致質量事件，影響鋼結構服役。為了釋放焊縫中的殘餘應力，現有技術採用熱處理法、振動時效法或超聲波衝擊法等消除焊接件的殘餘應力，但是這些方法不一而足的存在消應力處理設備笨重、處理過程複雜、處理時間較長等問題，對於小型焊件能起到比較好的效果，對於需要進行多層多道焊的厚板焊縫，則很難進行殘餘應力的消除；特別是在常規島等大型鋼結構安裝焊接的情況下，高空作業工作面狹窄、大體積的笨重設備無法抵達高空作業面、長時間多工序的消應力處理流程容易引發安全事故等，都導致現有技術消除殘餘應力費時、費力、安全隱患多、消應力效果不明顯。
[0007]
【發明內容】
[0008]本發明提供一種有效消除核電大型鋼結構焊接殘餘應力的隨焊錘擊消應力法。
[0009]本發明提供了一種核電大型鋼結構隨焊錘擊消應力法，核電大型鋼結構進行多層焊接，至少在焊接第二層至倒數第二層過程中，每焊完一層後，進行錘擊消除焊縫殘餘應力。
[0010]進一步地，使用風鏟對準焊縫及熔合線進行錘擊消除殘餘應力，風鏟錘頭為Φ5?7mm的錘頭，風鏟衝擊頻率為70?120Hz，錘擊工作風壓為0.5?0.6MPa。
[0011 ] 在其他實施例中，多層焊接過程中，第一層焊完後，同樣使用風鏟對準焊縫及熔合線進行錘擊消除殘餘應力。
[0012]在其他實施例中，多層焊接過程中，最後一層焊完後，同樣使用風鏟對準焊縫及熔合線進行錘擊消除殘餘應力。
[0013]進一步地，每焊完一層後，使用風鏟對焊道進行錘擊消除殘餘應力，且使用風鏟進行錘擊前以及錘擊過程中，控制焊道溫度低於300°C。
[0014]進一步地,風糹產錘頭為Φ6mm的球形錘頭,風糹產衝擊頻率為90Hz,錘擊工作風壓為0.55MPa。
[0015]進一步地，焊接前，對焊接件進行相應的預熱，預熱溫度在100°C?250°C範圍內。
[0016]進一步地，焊接結束後，使用保溫緩冷材料包裹焊接處，保溫緩冷。
[0017]進一步地，在焊接及風鏟錘擊的整個過程中進行溫度監控。
[0018]本發明的有益效果是:對核電大型鋼結構進行多層焊接，至少在焊接第二層至倒數第二層過程中，每焊接完一層後，進行錘擊，錘擊能夠使焊縫填充金屬在熱態下得到充分延展，從而降低冷卻收縮過程中的殘餘應力，提高焊縫承載能力，即提高了焊接的質量；風鏟通過氣管與空氣壓縮機聯接，風鏟能夠伸向高空和轉角各個位置，確保了消應力質量；風鏟消應力速度快，焊接完成即能完成消應力工作，提高了焊接的效率。
[0019]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明一種核電大型鋼結構隨焊錘擊消應力法實施例一的流程圖；
圖2為本發明一種核電大型鋼結構隨焊錘擊消應力法實施例二的流程圖；
圖3為本發明一種核電大型鋼結構隨焊錘擊消應力法實施例三的流程圖。
[0021]
【具體實施方式】
[0022]下面通過【具體實施方式】結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0023]實施例一:
請參考圖1，針對核電常規島的大型鋼結構焊接，本發明提供了一種核電大型鋼結構隨焊錘擊消應力法:
S101、對核電大型鋼結構焊件進行焊前預熱；
核電常規島廠房結構所使用的母材為40mm厚的Q345B鋼，焊接使用Φ 1.2mm的CHW-50C6焊絲作為填充材料。
[0024]焊接前，通過火焰槍對鋼料焊件進行預熱，預熱溫度在100°C?250°C範圍內，良好的預熱可以提高焊接效率和改善焊接效果。同時通過紅外測溫儀對焊件進行溫度監測。
[0025]S102、對核電大型鋼結構焊件進行多層焊接；
焊工嚴格按照焊接工藝要求對焊件進行焊接，由於填充金屬厚達40mm，必須分為多層焊接，由底向上的將焊縫填滿。每焊接完一層後，都要讓焊縫溫度降低至250°C以下，才能進行下一次焊接。
[0026]S103、每焊完一層後，進行錘擊消除殘餘應力；
本實施例優選的，焊件進行多層焊接，每次焊完一層後，使用風鏟錘頭對準焊縫及熔合線進行衝擊頻率為恆定90Hz的、風壓為0.55 MPa的錘擊以消除焊縫殘餘應力，且風鏟錘頭為Φ 6mm球形錘頭。風鏟錘擊能夠最有效的使焊縫填充金屬在熱態下得到充分延展，從而降低冷卻收縮過程中的拉應力(即殘餘應力)，提高鋼結構承載能力。
[0027]風鏟為氣動驅動，通過氣管與空氣壓縮機聯接，能夠方便的伸向任意空間位置。因此，在高空和轉角作業中，風鏟錘擊能快速、有效的完成焊縫消應力過程。
[0028]在其他實施例中，風鏟錘頭為Φ5?7mm的錘頭，風鏟衝擊頻率為70?120Hz，錘擊工作風壓為0.5?0.6MPa，均可有效的實現隨焊消除殘餘應力。
[0029]S104、焊接及風伊銀擊完成後，保溫緩冷。
[0030]最後一層焊接及風鏟錘擊後，用保溫緩冷材料防火石棉布包裹焊接處，保溫緩冷，保證了焊接的質量。
[0031]實施例二:
請參考圖2，本實施例在實施例一的基礎上限定了風鏟錘擊的溫度。
[0032]S201、對核電大型鋼結構焊件進行焊前預熱；
5202、對核電大型鋼結構焊件進行多層焊接；
5203、每焊完一層後，進行錘擊消除殘餘應力，且進行錘擊前以及錘擊過程中，控制焊道溫度低於300°C。
[0033]每次焊完一層後，讓其自然冷卻，通過紅外測溫儀監測溫度。當焊道溫度低於300°C時，使用風鏟對焊縫及熔合線進行錘擊消除應力，其錘擊方式和工況和實施例一一致。在風鏟錘擊的整個過程中，通過紅外測溫儀對焊道進行監控，保證錘擊溫度低於300°C，以避免焊縫填充金屬在300?400°C的藍脆溫度區間因風鏟錘擊而致開裂，影響焊接效果。
[0034]S204、焊接風伊銀擊完成後，保溫緩冷。
[0035]實施例三:
請參考圖3、本實施例在實施例二的基礎上對風鏟錘擊作了進一步限制。
[0036]S301、對核電大型鋼結構焊件進行焊前預熱；
5302、對核電大型鋼結構焊件進行多層焊接；
5303、第二層至倒數第二層的中間層，每焊完一層後，進行錘擊消除殘餘應力，且進行錘擊前以及錘擊過程中，控制焊道溫度低於300°C ；
多層焊接的第一層(即打底層)不進行風鏟錘擊是因為焊縫太薄，根部容易因錘擊而引發開裂，影響後續質量；多層焊接的最後一次層(即蓋面層)不進行風鏟錘擊是為了保證焊接的美觀，且避免對後續無損檢測造成影響。
[0037]在其他實施例中，在多層焊接過程中，第一層焊縫至倒數第二層焊縫，每焊完一層後，使用風鏟對準焊縫及熔合線進行錘擊消除殘餘應力；或在多層焊接過程中，第二層焊縫至最後一層焊縫，每焊完一層後，使用風鏟對準焊縫及熔合線進行錘擊消除殘餘應力，均可以實現對核電大型鋼結構焊接產生的應力的消除。
[0038]S304、焊接風伊銀擊完成後，保溫緩冷。
[0039]最後一層焊接後，用防火石棉布包裹，保溫緩冷，保證了焊接的質量。
[0040]本發明提供的一種核電大型鋼結構隨焊錘擊消應力法，對核電大型鋼結構進行多層焊接，每焊接完一層後，使用風鏟對準焊縫及熔合線進行錘擊，且鏟錘頭為Φ 6mm的錘頭，風鏟衝擊頻率為90Hz，錘擊工作風壓為0.55MPa，風鏟錘擊能夠使焊縫填充金屬在熱態下得到充分延展，從而降低冷卻收縮過程中的殘餘應力，提高鋼結構承載能力，即提高了焊接的質量；風鏟通過氣管與空氣壓縮機聯接，風鏟能夠伸向高空和轉角各個位置，確保了消應力質量；風鏟消應力速度快，焊接完成即能完成消應力工作，提高了焊接的效率。
[0041]以上內容是結合具體的實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。
【權利要求】
1.一種核電大型鋼結構隨焊錘擊消應力法，其特徵在於，核電大型鋼結構進行多層焊接，至少在焊接第二層至倒數第二層過程中，每焊完一層後，進行錘擊消除殘餘應力。
2.如權利要求1所述的核電大型鋼結構隨焊錘擊消應力法，其特徵在於，使用風鏟對準焊縫及熔合線進行錘擊消除殘餘應力，所述風鏟錘頭為Φ 5?7mm的錘頭，風鏟衝擊頻率為70?120Hz，錘擊工作風壓為0.5?0.6MPa。
3.如權利要求2所述的核電大型鋼結構隨焊錘擊消應力法，其特徵在於，所述多層焊接過程中，第一層焊完後，同樣使用風鏟對準焊縫及熔合線進行錘擊消除殘餘應力。
4.如權利要求3所述的核電大型鋼結構隨焊錘擊消應力法，其特徵在於，所述多層焊接過程中，最後一層焊完後，同樣使用風鏟對準焊縫及熔合線進行錘擊消除殘餘應力。
5.如權利要求2或4所述的核電大型鋼結構隨焊錘擊消應力法，其特徵在於，每焊完一層後，使用風鏟對焊道進行錘擊消除殘餘應力，且使用風鏟進行錘擊前以及錘擊過程中，控制焊道溫度低於300°C。
6.如權利要求5所述的核電大型鋼結構隨焊錘擊消應力法，其特徵在於，所述風鏟錘頭為Φ6πιπι的球形錘頭，風鏟衝擊頻率為90Hz，錘擊工作風壓為0.55MPa。
7.如權利要求6所述的核電大型鋼結構隨焊錘擊消應力法，其特徵在於，焊接前，對焊接件進行相應的預熱，預熱溫度在100°C?250°C範圍內。
8.如權利要求7所述的核電大型鋼結構隨焊錘擊消應力法，其特徵在於，焊接結束後，使用保溫緩冷材料包裹焊接處，保溫緩冷。
9.如權利要求8所述的核電大型鋼結構隨焊錘擊消應力法，其特徵在於，在焊接及風鏟錘擊的整個過程中進行溫度監控。
【文檔編號】C21D7/13GK104289831SQ201410410428
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年8月19日 優先權日:2014年8月19日
【發明者】劉奇威, 楊偉光, 丁中平, 王明濤, 張濤, 靳孝義, 黃華, 金勁輝, 武月達 申請人:臺山核電合營有限公司