核電大型鋼結(jié)構(gòu)隨焊錘擊消應(yīng)力法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種核電大型鋼結(jié)構(gòu)隨焊錘擊消應(yīng)力法，對核電大型鋼結(jié)構(gòu)進行多層焊接，至少在焊接第二層至倒數(shù)第二層過程中，每焊接完一層后，進行錘擊，錘擊能夠使焊縫填充金屬在熱態(tài)下得到充分延展，從而降低冷卻收縮過程中的殘余應(yīng)力，提高鋼結(jié)構(gòu)承載能力，即提高了焊接的質(zhì)量；風鏟通過氣管與空氣壓縮機聯(lián)接，風鏟能夠伸向高空和轉(zhuǎn)角各個位置，確保了消應(yīng)力質(zhì)量；風鏟消應(yīng)力速度快，焊接完成即能完成消應(yīng)力工作，提高了焊接的效率。
【專利說明】核電大型鋼結(jié)構(gòu)隨焊錘擊消應(yīng)力法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬焊接技術(shù)新工藝領(lǐng)域，具體涉及一種核電大型鋼結(jié)構(gòu)隨焊錘擊消應(yīng)力法。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003]隨著核電技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是國際社會對核安全的不斷關(guān)注，第三代核電技術(shù)一歐洲先進壓水堆EPR的設(shè)計理念已逐漸深入人心。EPR技術(shù)采用“加法設(shè)計”，在原CPR1000的基礎(chǔ)上，通過增加能動部件數(shù)和系列數(shù)，進一步增加了核安全控制功能。
[0004]EPR技術(shù)中，對常規(guī)島主廠房即HM-廠房采用全鋼結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，與CPR1000相比，主要區(qū)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(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)相結(jié)合的框架改為全鋼結(jié)構(gòu)框架。HM-廠房為全鋼結(jié)構(gòu)多層廠房，采用局部帶支撐的框架結(jié)構(gòu)形式，屋面采用雙坡梯形鋼屋架，鋼柱與基礎(chǔ)、主梁與柱均采用焊接，主次梁連接采用鉚接。
[0005]在金屬焊接過程中，焊縫處的填充金屬在高溫下由液態(tài)從焊絲等填充物過渡到焊縫坡口處，隨后經(jīng)過冷卻形成固態(tài)焊縫。焊縫填充金屬在冷卻過程中由于熱脹冷縮將產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力的存在將降低焊縫的承載能力，進而影響焊接件的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
[0006]基于核安全的嚴格要求，核電站建設(shè)必須確保質(zhì)量。而在大型鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中，焊縫中的殘余應(yīng)力會導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)承載能力差，容易導(dǎo)致質(zhì)量事件，影響鋼結(jié)構(gòu)服役。為了釋放焊縫中的殘余應(yīng)力，現(xiàn)有技術(shù)采用熱處理法、振動時效法或超聲波沖擊法等消除焊接件的殘余應(yīng)力，但是這些方法不一而足的存在消應(yīng)力處理設(shè)備笨重、處理過程復(fù)雜、處理時間較長等問題，對于小型焊件能起到比較好的效果，對于需要進行多層多道焊的厚板焊縫，則很難進行殘余應(yīng)力的消除；特別是在常規(guī)島等大型鋼結(jié)構(gòu)安裝焊接的情況下，高空作業(yè)工作面狹窄、大體積的笨重設(shè)備無法抵達高空作業(yè)面、長時間多工序的消應(yīng)力處理流程容易引發(fā)安全事故等，都導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)消除殘余應(yīng)力費時、費力、安全隱患多、消應(yīng)力效果不明顯。
[0007]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種有效消除核電大型鋼結(jié)構(gòu)焊接殘余應(yīng)力的隨焊錘擊消應(yīng)力法。
[0009]本發(fā)明提供了一種核電大型鋼結(jié)構(gòu)隨焊錘擊消應(yīng)力法，核電大型鋼結(jié)構(gòu)進行多層焊接，至少在焊接第二層至倒數(shù)第二層過程中，每焊完一層后，進行錘擊消除焊縫殘余應(yīng)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余應(yīng)力，風鏟錘頭為Φ5?7mm的錘頭，風鏟沖擊頻率為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，第一層焊完后，同樣使用風鏟對準焊縫及熔合線進行錘擊消除殘余應(yīng)力。
[0012]在其他實施例中，多層焊接過程中，最后一層焊完后，同樣使用風鏟對準焊縫及熔合線進行錘擊消除殘余應(yīng)力。
[0013]進一步地，每焊完一層后，使用風鏟對焊道進行錘擊消除殘余應(yīng)力，且使用風鏟進行錘擊前以及錘擊過程中，控制焊道溫度低于300°C。
[0014]進一步地,風纟產(chǎn)錘頭為Φ6mm的球形錘頭,風纟產(chǎn)沖擊頻率為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(yīng)的預(yù)熱，預(yù)熱溫度在100°C?250°C范圍內(nèi)。
[0016]進一步地，焊接結(jié)束后，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(jiān)控。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:對核電大型鋼結(jié)構(gòu)進行多層焊接，至少在焊接第二層至倒數(shù)第二層過程中，每焊接完一層后，進行錘擊，錘擊能夠使焊縫填充金屬在熱態(tài)下得到充分延展，從而降低冷卻收縮過程中的殘余應(yīng)力，提高焊縫承載能力，即提高了焊接的質(zhì)量；風鏟通過氣管與空氣壓縮機聯(lián)接，風鏟能夠伸向高空和轉(zhuǎn)角各個位置，確保了消應(yīng)力質(zhì)量；風鏟消應(yīng)力速度快，焊接完成即能完成消應(yīng)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(fā)明一種核電大型鋼結(jié)構(gòu)隨焊錘擊消應(yīng)力法實施例一的流程圖；
圖2為本發(fā)明一種核電大型鋼結(jié)構(gòu)隨焊錘擊消應(yīng)力法實施例二的流程圖；
圖3為本發(fā)明一種核電大型鋼結(jié)構(gòu)隨焊錘擊消應(yīng)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(jié)合附圖對本發(fā)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(guī)島的大型鋼結(jié)構(gòu)焊接，本發(fā)明提供了一種核電大型鋼結(jié)構(gòu)隨焊錘擊消應(yīng)力法:
S101、對核電大型鋼結(jié)構(gòu)焊件進行焊前預(yù)熱；
核電常規(guī)島廠房結(jié)構(gòu)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(yù)熱，預(yù)熱溫度在100°C?250°C范圍內(nèi)，良好的預(yù)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(jiān)測。
[0025]S102、對核電大型鋼結(jié)構(gòu)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，由于填充金屬厚達40mm，必須分為多層焊接，由底向上的將焊縫填滿。每焊接完一層后，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、每焊完一層后，進行錘擊消除殘余應(yīng)力；
本實施例優(yōu)選的，焊件進行多層焊接，每次焊完一層后，使用風鏟錘頭對準焊縫及熔合線進行沖擊頻率為恒定90Hz的、風壓為0.55 MPa的錘擊以消除焊縫殘余應(yīng)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(tài)下得到充分延展，從而降低冷卻收縮過程中的拉應(yīng)力(即殘余應(yīng)力)，提高鋼結(jié)構(gòu)承載能力。
[0027]風鏟為氣動驅(qū)動，通過氣管與空氣壓縮機聯(lián)接，能夠方便的伸向任意空間位置。因此，在高空和轉(zhuǎn)角作業(yè)中，風鏟錘擊能快速、有效的完成焊縫消應(yīng)力過程。
[0028]在其他實施例中，風鏟錘頭為Φ5?7mm的錘頭，風鏟沖擊頻率為70?120Hz，錘擊工作風壓為0.5?0.6MPa，均可有效的實現(xiàn)隨焊消除殘余應(yīng)力。
[0029]S104、焊接及風伊銀擊完成后，保溫緩冷。
[0030]最后一層焊接及風鏟錘擊后，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(zhì)量。
[0031]實施例二:
請參考圖2，本實施例在實施例一的基礎(chǔ)上限定了風鏟錘擊的溫度。
[0032]S201、對核電大型鋼結(jié)構(gòu)焊件進行焊前預(yù)熱；
5202、對核電大型鋼結(jié)構(gòu)焊件進行多層焊接；
5203、每焊完一層后，進行錘擊消除殘余應(yīng)力，且進行錘擊前以及錘擊過程中，控制焊道溫度低于300°C。
[0033]每次焊完一層后，讓其自然冷卻，通過紅外測溫儀監(jiān)測溫度。當焊道溫度低于300°C時，使用風鏟對焊縫及熔合線進行錘擊消除應(yīng)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(jiān)控，保證錘擊溫度低于300°C，以避免焊縫填充金屬在300?400°C的藍脆溫度區(qū)間因風鏟錘擊而致開裂，影響焊接效果。
[0034]S204、焊接風伊銀擊完成后，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(chǔ)上對風鏟錘擊作了進一步限制。
[0036]S301、對核電大型鋼結(jié)構(gòu)焊件進行焊前預(yù)熱；
5302、對核電大型鋼結(jié)構(gòu)焊件進行多層焊接；
5303、第二層至倒數(shù)第二層的中間層，每焊完一層后，進行錘擊消除殘余應(yīng)力，且進行錘擊前以及錘擊過程中，控制焊道溫度低于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(fā)開裂，影響后續(xù)質(zhì)量；多層焊接的最后一次層(即蓋面層)不進行風鏟錘擊是為了保證焊接的美觀，且避免對后續(xù)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(shù)第二層焊縫，每焊完一層后，使用風鏟對準焊縫及熔合線進行錘擊消除殘余應(yīng)力；或在多層焊接過程中，第二層焊縫至最后一層焊縫，每焊完一層后，使用風鏟對準焊縫及熔合線進行錘擊消除殘余應(yīng)力，均可以實現(xiàn)對核電大型鋼結(jié)構(gòu)焊接產(chǎn)生的應(yīng)力的消除。
[0038]S304、焊接風伊銀擊完成后，保溫緩冷。
[0039]最后一層焊接后，用防火石棉布包裹，保溫緩冷，保證了焊接的質(zhì)量。
[0040]本發(fā)明提供的一種核電大型鋼結(jié)構(gòu)隨焊錘擊消應(yīng)力法，對核電大型鋼結(jié)構(gòu)進行多層焊接，每焊接完一層后，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，風鏟沖擊頻率為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(tài)下得到充分延展，從而降低冷卻收縮過程中的殘余應(yīng)力，提高鋼結(jié)構(gòu)承載能力，即提高了焊接的質(zhì)量；風鏟通過氣管與空氣壓縮機聯(lián)接，風鏟能夠伸向高空和轉(zhuǎn)角各個位置，確保了消應(yīng)力質(zhì)量；風鏟消應(yīng)力速度快，焊接完成即能完成消應(yīng)力工作，提高了焊接的效率。
[0041]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。
【權(quán)利要求】
1.一種核電大型鋼結(jié)構(gòu)隨焊錘擊消應(yīng)力法，其特征在于，核電大型鋼結(jié)構(gòu)進行多層焊接，至少在焊接第二層至倒數(shù)第二層過程中，每焊完一層后，進行錘擊消除殘余應(yīng)力。
2.如權(quán)利要求1所述的核電大型鋼結(jié)構(gòu)隨焊錘擊消應(yīng)力法，其特征在于，使用風鏟對準焊縫及熔合線進行錘擊消除殘余應(yīng)力，所述風鏟錘頭為Φ 5?7mm的錘頭，風鏟沖擊頻率為70?120Hz，錘擊工作風壓為0.5?0.6MPa。
3.如權(quán)利要求2所述的核電大型鋼結(jié)構(gòu)隨焊錘擊消應(yīng)力法，其特征在于，所述多層焊接過程中，第一層焊完后，同樣使用風鏟對準焊縫及熔合線進行錘擊消除殘余應(yīng)力。
4.如權(quán)利要求3所述的核電大型鋼結(jié)構(gòu)隨焊錘擊消應(yīng)力法，其特征在于，所述多層焊接過程中，最后一層焊完后，同樣使用風鏟對準焊縫及熔合線進行錘擊消除殘余應(yīng)力。
5.如權(quán)利要求2或4所述的核電大型鋼結(jié)構(gòu)隨焊錘擊消應(yīng)力法，其特征在于，每焊完一層后，使用風鏟對焊道進行錘擊消除殘余應(yīng)力，且使用風鏟進行錘擊前以及錘擊過程中，控制焊道溫度低于300°C。
6.如權(quán)利要求5所述的核電大型鋼結(jié)構(gòu)隨焊錘擊消應(yīng)力法，其特征在于，所述風鏟錘頭為Φ6πιπι的球形錘頭，風鏟沖擊頻率為90Hz，錘擊工作風壓為0.55MPa。
7.如權(quán)利要求6所述的核電大型鋼結(jié)構(gòu)隨焊錘擊消應(yīng)力法，其特征在于，焊接前，對焊接件進行相應(yīng)的預(yù)熱，預(yù)熱溫度在100°C?250°C范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求7所述的核電大型鋼結(jié)構(gòu)隨焊錘擊消應(yīng)力法，其特征在于，焊接結(jié)束后，使用保溫緩冷材料包裹焊接處，保溫緩冷。
9.如權(quán)利要求8所述的核電大型鋼結(jié)構(gòu)隨焊錘擊消應(yīng)力法，其特征在于，在焊接及風鏟錘擊的整個過程中進行溫度監(jiān)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(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)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