钢筒混凝土管焊接维修工艺方法与应用.pdf
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1、2023年 第9期 热加工70焊接与切割W e l d i n g&C u t t i n g钢筒混凝土管焊接维修工艺方法与应用张蕾大亚湾核电运营管理有限责任公司 广东深圳 518124摘要:根据某核电厂钢筒混凝土管腐蚀情况,制定了维修工艺方法,通过多种方法得到了性能符合要求的试件,并依据维修位置情况与环境条件,保证维修成功。根据维修工艺试验与现场工程实例,制定了一套相对全面的、可适用于现场维修钢筒混凝土管的方法,为后续相关项目提供借鉴。关键词:核电;钢筒混凝土管;腐蚀;焊接修复作者简介:张蕾,主要研究方向是核电焊接技术,E-mail:。1 钢筒混凝土管概况核电厂用水系统(SEC)是为设备提供
2、冷源的系统,在运行和发生事故情况下,SEC系统通过海水将核设施安全有关的构筑物、设备系统的热量输送到核电站最终冷源(海水)。某核电厂的SEC系统中,位于泵站底下内径为1.2m的入口管道和位于GA廊道内的内径为0.7m的管道是钢筒混凝土管1,2,钢筒混凝土管主要用于重要SEC系统和循环水处理系统(CTE),每台机组2列,从对应混凝土管道内吸入海水并送往下游SEC、CFI、JPP泵和CTE泵。钢筒混凝土管管道内长年运送海水,密封钢筒在海水中氯离子的侵蚀下易发生腐蚀穿孔3,4,进而引起钢筋锈蚀膨胀,并进一步导致附近的混凝土开裂。由于SEC管廊与PX泵房相连,海洋大气容易进入管廊内,使其空气中的氯离子
3、含量增加,因此钢筒混凝土管也存在由外及里的破坏,钢筒混凝土管的钢筒材料为Q235B,外径为2001200mm,壁厚610mm。为解决钢筒腐蚀穿孔或减薄等缺陷情况,该核电厂计划对钢筒进行焊接维修,开展焊接维修工艺研究,基于焊接工艺研究对现场钢筒缺陷进行维修,并保证满足焊缝质量与性能要求。2 焊接维修工艺试验与性能检测2.1 试验材料管材选用20G钢管,规格为219mm7mm;贴板补焊材料选用Q235B板材,厚度10mm;背面垫块材料选用黄铜。2.2 维修工艺试验与性能检测针对钢筒历次腐蚀减薄等检查,根据现场维修难度与空间位置,模拟对表1中的减薄、腐蚀缺表1维修试件缺陷预制与维修方法试件编号缺陷预
4、制维修方法维修焊缝表面检测(PT)结果K1圆形孔洞,直径25mm条形孔洞,宽25mm,宽100mm堆焊维修合格K2圆形孔洞,直径40mm条形孔洞,宽40mm,长100mm垫块堆焊维修合格B1减薄区域100mm50mm,剩余壁厚1.21.5mm堆焊维修合格B2减薄区域100mm90mm,剩余壁厚2.03.5mm堆焊维修合格B3减薄区域100mm90mm,剩余壁厚3.04.0mm堆焊维修合格B4减薄区域100mm275mm,剩余壁厚1.5mm局部贴板维修合格整管贴板维修合格2023年 第9期 热加工71焊接与切割W e l d i n g&C u t t i n g陷进行维修,缺陷预制采用机械加工
5、方法,焊接采用手工GTAW,焊丝为ER50-6,规格为1.6mm、2.4mm;焊接电流为70120A;焊前无预热,控制层间温度在100内。a)K1-1 b)K1-2图1试件K1金相照片a)K2-1 b)K2-2图2试件K2金相照片a)B1试样 b)B2试样 c)B3试样图3试件B1、B2、B3金相照片对试件进行破坏性试验,包括室温拉伸、弯曲、冲击及金相试验,结果见表2。由表2可知,试验结果符合标准要求。各试件的金相照片如图1图4所示。表2破坏性试验结果试件编号拉伸试验弯曲试验金相试验Rm/MPaRp0.2/MPaA(%)K1-144730925.5试样弯曲外表面无肉眼可见裂纹未见裂纹/未熔合等
6、缺陷,合格,见图1K1-250836625.2K2-150139724.3试样弯曲外表面无肉眼可见裂纹未见裂纹/未熔合等缺陷,合格,见图2K2-248035125.1B1485、534431、47125.5、25.3试样弯曲外表面无肉眼可见裂纹未见裂纹/未熔合等缺陷,合格,见图3B2527、515400、41825.0、24.5B3543、504414、34324.5、25.2B4未见裂纹/未熔合等缺陷,合格,见图4GB/T 53102017高压锅炉用无缝钢管,20G41055024524无可见裂纹无缺陷2023年 第9期 热加工72焊接与切割W e l d i n g&C u t t i n
7、 g3 现场工程维修实例与方法3.1 实例1:减薄穿孔与CTE泵相连接的钢筒管道存在壁厚腐蚀减薄情况,减薄区域尺寸约为90mm28mm,最薄区域约为2.2mm,如图5所示。钢筒外径约为219mm,设计壁厚6mm,采用手工GTAW方法进行维修堆焊,焊丝为ER50-6,直径1.6mm;焊接电流70120A;焊前无预热,控制层间温度在100以内。在维修过程中,出现了钢筒穿孔的情况,根据现场查看与分析,主要有以下两个原因。1)焊接热量未及时散开,导致熔池过大。2)由于壁厚减薄,且长时间的熔池过热状态导致背部的砂浆受热出现膨胀,并产生一定的气体,对熔池产生作用,所以使焊缝成形变得困难或穿孔。根据分析,去
8、除钢筒背部的砂浆,直至露出穿孔位置(见图6),再进行焊接维修。维修完成后,各项检测均合格,最后恢复砂浆结构。3.2 实例2:减薄开裂与SEC泵相连接的钢筒管道存在大面积腐蚀减薄情况,减薄区域面积约为480mm53mm,最薄区域约为4.4mm,钢筒外径为1296mm,设计壁厚8mm,采用手工GTAW方法进行维修堆焊,焊丝为ER50-6,直径1.6mm;焊接电流70120A;焊前无预热,控制层间温度在100以内。维修完成后,在维修位置附近出现了钢筒开裂的情况,根据现场查看与分析,主要有以下两个原a)B4-1试样 b)B4-2试样 c)B4-3试样d)B4-4试样 e)B4-5试样 f)B4-6试样
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