申伽奇

（中核燕龍科技有限公司 北京 100031）

在壓水堆核電廠的反應堆當中，無論是蒸發(fā)器還是穩(wěn)壓器，它們的主要部位都需要通過焊接合金來完成，以確保其穩(wěn)定性。在整個對焊的過程中，由于其強烈的熱能循環(huán)會導致材料區(qū)域組織發(fā)生變化，從而影響到設備的性能，因此，無論是硬度方面還是沖擊韌性方面，都會造成很大的影響，而且在整個焊接的過程中，殘余的應力還會影響到加熱區(qū)的裂紋傾向，所以說，對于焊接頭在實際生產(chǎn)過程中都需要做好焊接后處理。

1 核島主設備回火焊道修復技術的簡要介紹

在核電廠主設備制造的過程中，如果焊接層存在缺陷，就需要對這些缺陷進行補焊返修。但是在實際工作中，因受到核島的空間限制或是其他一系列因素的影響因素，導致焊接區(qū)域沒有辦法及時進行補修，而且也沒有辦法完成焊接后的熱處理工作。如果想要確保補焊后的焊接頭具有良好的組織性能，就要應用一種能夠做好后續(xù)處理的修復技術——回火焊道修復技術，其剛好可以滿足核電站主設備制造的需求?；鼗鸷傅兰夹g的主要應用原理就是通過層道間的焊接熱循環(huán)相互作用，以此來改變焊接熱影響區(qū)域的組織性能，能讓焊接頭的修復質量能夠達到國家標準［1］。在整個回火焊道修復技術當中，所采用的自動TIG 焊接熱源穩(wěn)定性非常好，在整個焊接的過程中，可以將對人造成的傷害降到最低，并且還可以抗干擾，熱輸入值也比較小，在實際焊接修復當中有著非常廣泛的應用。尤其是在核島主設備制造的過程中，由于其特殊用途，所以說對安全性的要求也就比較高，采用傳統(tǒng)的焊接技術焊接后的一個處理區(qū)域很難滿足國家標準，而通過回火焊道技術則可以盡量避免焊接部分出現(xiàn)缺陷。在本次實驗當中，所采用的是自動TIG焊接方法，對核島主設備的鎳基堆焊層進行模擬返修，并且將能夠影響母材。在與影響區(qū)域組織性能的焊道技術進行對比后，通過驗證可得知，采用回火焊道修復技術的可行性比較強，在后續(xù)的核島主設備制造當中，完全可以應用回火焊道技術來進行主設備區(qū)域的制造及維修。相關負責人對這一技術也要提高重視程度，在本次實驗中，該技術的表現(xiàn)非常良好，可以將其應用到主設備的制造當中［2］。

2 實驗材料及實驗方法

在本次試驗中，采用的試驗材料是鎳基合金焊絲，在自制模擬凹槽的低合金鋼鍛件上進行模擬補焊。面基堆焊層的厚度為10mm，底部凹槽距離焊層的長度為6mm。模擬補焊可以分為兩種情況：第一是普通的模擬補焊結合消應力熱處理；第二是回火焊道模擬補焊。

鎳基合金焊絲中包含非常多的成分，有常見的銅鐵等金屬，還有碳、硫等一系列基礎元素，普通的模擬補焊技術采用的是手工氬弧焊，對凹槽部位由下到上進行多層補焊，在完成凹槽部位的焊接以后，就會對實驗板進行消應力熱處理。而回火焊到模擬補焊則是從下至上分為多個層次，每一層次的焊接工作完成以后都會對整體進行打磨，這是為了確保焊道的均勻性，而且下一層的焊接效果也會更好，在完成3 層的焊接以后，就可利用普通的焊接方式對凹槽部位進行多次填充，直到整個焊接工作完成，而且回火焊道的一個重要優(yōu)點就是它不需要進行消應力熱處理。無論是從硬度上看還是從焊接質量上看，回火焊道的性能要比普通焊接技術強很多，并且結合微觀組織的分析可以得出，回火焊道的凹槽式板熱影響的區(qū)域組織的性能要較普通焊接好很多［3］。

3 性能檢測及結果分析

3.1 截面區(qū)域硬度

通過硬度計在試樣板上面進行測試以后，每隔0.5cm 測試1 次，可以得出，回火焊道處理后的試樣板要比普通焊道處理后的試樣板硬度高，而且從左到右呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢［4］，而導致這一情況的原因就是相鄰焊道的熱影響區(qū)域互相疊加。而且回火焊道的焊接時，要在焊縫處母材熱影響區(qū)域等，其硬度值都在標準以下，要遠遠小于國家對于硬度值的最高要求。通過模擬消應力的普通焊接板得出的結果來看，確實硬度數(shù)值要比國家標準的硬度值稍高，但是在不同測試點的硬度值相對比較穩(wěn)定，取平均值可以滿足國家的標準，從整體上來看，回火焊道技術對某熱材熱區(qū)域影響達到所預想的效果。尤其是在核島主設備制造的過程中，焊接點的硬度會從根本上影響到整個設備的使用情況，由于設備使用的特殊性，對硬度的要求也就比較高，普通的焊接雖然能夠滿足設備要求，但是利用回火焊道焊接技術可以更好地發(fā)揮出設備的功效。

3.2 沖擊性能分析

在對回火焊道模擬試樣板和普通焊接模擬熱影響區(qū)域進行沖擊測試，可以得出在同樣的沖擊缺口下，從各個區(qū)域的熱影響區(qū)域表現(xiàn)來看，回火焊道技術都要優(yōu)于普通焊道技術。從整體上的實驗結果也可以看出，回火焊道模擬基數(shù)的影響區(qū)和普通焊接技術的影響區(qū)在沖擊工時相當?shù)那闆r下都超過了200kJ，都要高于母材的規(guī)定值。但是回火焊道試板促進區(qū)的沖擊工時比普通焊接試樣板的要高一些，之所以會出現(xiàn)這一狀況，是因為回火焊道的焊接輸入值要比普通焊接的輸入值小很多。在第一層焊接時，對母材的影響比較小，而且后續(xù)的焊接對于粗晶區(qū)又有非常好的調解功能，這也就導致回火旱道促進區(qū)的工作性能要比普通焊接粗晶區(qū)的性能優(yōu)良［5］，主要原因就是回火焊道依靠的焊接熱值對于母材組織處理稍弱。但是從整體上來看，回火焊道技術對影響區(qū)的性能與普通焊接技術消應力熱處理后的性能相當，完全可以滿足核島主設備母材沖擊性的需求。

3.3 接頭組織分析

通過利用顯微鏡對回火焊道試板和普通焊接試板進行觀察和分析以后可以得知，在相同的母材熱影響區(qū)域內，回火焊道與普通焊道試板的對應區(qū)域非常相似，顯微的組織都是火索氏體，在對兩塊補焊試板的熱影響區(qū)域進行不同區(qū)分以后，因而可以得出以下結論：兩種補焊試板的細菌區(qū)域纖維組織熱影響存在一定的區(qū)別，雖然都是相同的火索氏體，但是回火焊道試樣板的經(jīng)歷要更小，而且通過熱影響區(qū)域的微觀組織，也進一步明確了各個區(qū)域硬度及沖擊值的分布，不論是回火焊道試樣板還是普通焊接試樣板，熱處理區(qū)域和其他分區(qū)的沖擊性能都比較低，硬度值和細晶區(qū)比起來比較高。相關負責人對于這一結果要提高重視程度，因為二者在接頭組織的分析上還是存在一定差異的，并不是每一部分都相同，在不同區(qū)域有著不同程度的差異。再將回火焊道技術應用，到核島主設備制造過程中，也要對這一情況提高重視程度，再結合核島主設備實際制造情況的基礎上，應用回火焊道技術，從而進一步推動核島主設備的研發(fā)進展。

4 回火焊道技術的影響因素

4.1 焊接方法的選擇

影響回火焊道焊接技術的一個主要因素就是焊接方法的選擇。在焊接方法選擇的過程中，會影響到層道間焊熱的輸入值，而且還會影響到焊道的幾何形狀的穩(wěn)定性，這不僅會導致整個設備焊點的操作出現(xiàn)問題，甚至會影響到設備部件的使用。在我國，已經(jīng)有規(guī)范將回火焊道的焊接技術寫入到技術文件當中，并且做了詳細的規(guī)定。利用不同直徑的焊條對不同的承道之間進行輸入值的調整，同時，要求具有較高的焊接水平，才能夠真正控制好焊道的幾何形狀。無論是在國內還是國外，對于回火焊道技術都有了非常廣泛的應用。在焊接技術選擇方面，國外較國內的選擇要更多。而且焊接技術的選擇會從根本上影響到整個設備焊點的情況，一定要提高相關負責人對焊道選擇的重視程度，要選擇最合適的技術，才能夠確保設備的有效使用。而且在我國后續(xù)的發(fā)展中，核島主設備的制造工作會越來越受到重視，該如何選擇合適的焊接方法也是所有技術人員面臨的一個關鍵問題［6］。

4.2 焊道搭接量的測量

焊道搭接量是回火焊道焊接技術的一個非常重要參數(shù)，它不僅影響到相鄰焊道間的熱循環(huán)，而且還會影響到整個設備組織區(qū)域的性能，尤其是對于焊接部位硬組織的影響會更為嚴重。在我國回火焊道技術應用的過程中，已經(jīng)有了很多的實驗方案，對焊道搭接量也有了一個明確的標準，所以，核島主設備的技術負責人一定要對焊道的搭接量標準有一個明確的認識，通過明確看到搭接量，可以更好地發(fā)揮出回火焊道技術的作用，使進一步建立起良好的主設備線板，才能夠發(fā)揮出其真正作用。而且焊道的搭接量也會影響到回火焊道焊接點的應用情況，技術人員要注意焊道搭接量符合我國的相關標準，在焊點的各個區(qū)域也要做好相應的測試工作。對于回火焊道修復技術效果來說，焊道搭接量會產(chǎn)生非常重要的影響，所以說，相關的技術人員對于木材選擇也要提高重視程度，要根據(jù)回火焊道技術的實際情況以及核島主設備的使用，來選擇合適的木材，盡量降低木材對于主設備制造的影響。在未來的發(fā)展中，回火焊道技術的應用范圍會越來越廣，適應性也會更強，在這樣的情況下，針對母材的影響就要盡量降到最低。

4.3 焊接順序的影響

在國外，已有很多技術人員利用藥芯焊絲電弧焊的方法，探究了焊接順序對于焊接結果的影響。從實驗結果可以得出，不同的焊接順序對于熱影響區(qū)域組織的硬度并沒有太過明顯的差異，但是在第四道熱影響區(qū)組織之間的效果有一定的改善。無論是在硬度方面，還是在熱影響區(qū)的尺寸方面，都進行了相應的數(shù)值模擬，從各項參數(shù)來看，焊接順序會在一定程度上影響焊接組織的性能，但是并不會造成太大的差異。相關負責人對于這一情況要提高認識，在明確焊接順序時，要根據(jù)焊接區(qū)域的實際情況來選擇焊接順序，盡量做到最合理的順序安排，才能夠進一步發(fā)揮出焊接的真正作用，也就才能夠提升核島主設備的制造品質［7］。在我國未來的發(fā)展中，核島主設備的制作工作會受到國家有關部門的重視，如果想要從根本上提升核島主設備的制造品質，那么就要應用有效的回火焊道修復技術，其是制造核島主設備集成板的一個重要技術。而焊接順序則會從根本上影響到回火焊道修復技術的效果，如果想要盡量提高核導主設備的制造品質，那么相關負責人就要注意選擇合適的焊接順序，無論是從國內的發(fā)展情況上來看，還是從國外的角度出發(fā)，回火焊道修復技術在核島主設備的制造當中確實有著適合的焊接順序。

4.4 母材的影響

母材對于最后的焊接結果也會有一定的影響。在國外有技術人員對兩個廠家所制造的不同鋼材進行了普通焊接方法，加上焊后熱處理，以及回火焊道焊接技術進行對比。從實驗結果上可以得出，除了夾帶雜物的影響以外，除去其他因素的影響，回火焊道焊接技術在不同母材的情況下都能夠得到較為良好的焊接組織，但是并不代表著母材的材質，對于回火焊道的焊接結果沒有影響。所以說，相關負責人一定要注意在母材的選擇上要盡量選擇易于焊接的材料，只有這樣，才能真正發(fā)揮出焊接的作用。而且不同的材料在焊接的過程中也會產(chǎn)生不同的效果，無論是從硬度上還是從焊接熱區(qū)域的處理上，都會有一定的不同。不僅是在國外還是國內的技術人員也對不同母材的焊接技術進行比較，無論是哪一種焊接技術，在不同的舞臺上都是有一定的差異的。相較于普通的焊接技術而言，回火焊道的技術影響要更小一些。尤其是在近幾年的發(fā)展當中，我國對于核島主設備的實際應用情況越來越重視，在焊道方面也設立了相關的標準，在應用回火焊道修復技術的過程中，一定要保證參數(shù)都能夠符合國家頒布的標準，只有這樣，才能夠確保在核島主設備制造或者是修復的過程中能夠應用回火焊道技術，從而進一步推動核島主設備的發(fā)展。在未來發(fā)展中，各大企業(yè)對于核島主設備的競爭會越來越激烈，而回火焊道技術的有效應用也可以從根本上推動核島主設備的發(fā)展。

5 結語

與傳統(tǒng)的熱處理以后普通模擬補焊試板相比，回火焊道技術可以減少對影響區(qū)熱度值和沖擊值的影響，但是要高于傳統(tǒng)標準中對于母材硬度和沖擊的規(guī)定數(shù)值，整個回火焊道補焊試板影響區(qū)的顯微組織是火索，試板在焊接處理以后和普通的試板組織相似，采用免熱處理后的回火焊道修復技術對組織區(qū)的影響性能比較小，可以滿足核島主要設備、制造產(chǎn)品的需求。所以，相關負責人要提高對這一技術的重視程度，將其應用到核島主要設備的制造當中，進一步推動核島設備制造整體技術的發(fā)展。