一、压水堆核电站蒸汽发生器管板一次侧表面需大面积堆焊镍基合金，为解决一回路水应力腐蚀裂纹问题，镍基合金材料体系正在从INCONEL 600向INCONEL690转变，二代和二代加核电技术的蒸汽发生器管板的镍基合金材料是INC0NEL 600和JNC0NEL 690共存的局面，三代核电技术蒸汽发生器管板堆焊材料均采用INCONEL 690镍基合金材料。镍基合金材料最常用的堆焊技术为带极埋弧堆焊、带极电渣堆焊、熔化极气体(惰性)保护焊、热丝等离子堆焊和热丝TIG堆焊技术等。由于带极埋弧堆焊、带极电渣堆焊的堆焊效率高，故适合于大面积材料堆焊，而带极电渣堆焊技术与带极埋弧堆焊技术相比较而言，其堆焊层的母材稀释率可控制在很低的水平，因此可大大提高镍基合金堆焊层的质量。如同所有的镍基合金材料一样INCONEL 690材料堆焊主要也包括热裂纹敏感性高、堆焊金属润湿性差等问题，同时还面临着DDC问题。这不仅要从选用合适的焊接材料(焊带、焊剂)和控制材料清洁度等方面入手加以解决，而且，还须通过工艺试验，确定最合适的工艺参数，培训技术娴熟的操作工等方面入手加以解决。上海电气核电设备有限公司在秦山二期扩建工程蒸汽发生器管板堆焊中，首次采用了INCONEL 690带极电渣堆焊工艺，使用美国SMC公司提供的改进型：INCONEL Weldstrip 52M焊带和INCOFLUX ESS2焊剂，优化堆焊工艺，通过工艺试验和焊接工艺评定后，成功地应用于产品。

    二、带极电渣堆焊带极电渣堆焊采用的是电渣熔焊方法，它是在带极埋弧堆焊和电渣焊的技术基础上发展起来的，它的熔化原理是焊剂因电弧热而熔化后形成高温熔渣，熔渣的导电率较高且大于电弧的导电率，电流通过焊带和熔渣进入工件，起焊时引燃的电弧则随之被熄灭。电流流过熔渣产生电阻热I2R，电阻热用于熔化焊带、基材和新加入的焊剂以及维持渣池的熔化状态。金属熔池位于渣池下面从而得到保护。与带极埋弧堆焊不同。焊剂只在带极的前方送入，图l是带极电渣堆焊的基本原理图。带极电渣堆焊的母材熔深形成机理和带极埋弧堆
焊是不同的。在带极埋弧堆焊中，在某一时刻电弧是燃烧在带极的一个或几个点上，过程中电弧是在整个带极宽度上来回窜动的。电弧热熔化带极和母材。由于电弧在整个带极宽度上的移动不可能完全均匀，所以形成的熔深也不均匀。而带极电渣堆焊中，整个渣池被加热，电流比较均匀地流经渣池和下面的母材，渣池对母材的热作用在带极方向上比较一致，从而形
成均匀的熔深。与常规带极埋弧堆焊相比，带极电渣堆焊具有以下优点：
(1):熔敷效率高， 在中等电流下， 比埋弧堆焊高50％ 。
(2):熔深浅而均匀，母材稀释率低，一般可控制在l0％ 以下，比埋弧焊小一倍。
(3):堆焊层成形良好，不易有夹渣等缺陷，表面质量优良，不平度小于0．5mm(埋弧堆焊大于lmm)。
(4):带极中合金元素烧损和不利元素增量极少，堆焊层的塑性和韧性高于埋弧堆焊。

    三、堆焊工艺试验
焊接材料的选择是保证试验成功的重要前提，对不同供应商提供的INCONEL 690类型镍基焊带和配套的电渣焊剂，从脱渣性、堆焊焊道表面质量、道间搭接情况、无损检验结果、金相检验结果等方面，经过分析和比较试验，我们最终选择了美国SMC公司生产的改进型INCONEL Weldstrip 52M焊带~IINCOFLUXESS2焊剂，焊带规格60mm X 0．5mm，表1是INC0NELWeldstrip 52M焊带及其堆焊层的典型化学成分。堆焊试验设备包括ESAB公司生产的LAF 1600DC直流电源、S0UD0KEY公司生产的125 ESI．300
带极堆焊专用机头和外加磁控装置。

    四、堆焊工艺评定试验和模拟件堆焊根据堆焊工艺试验的结果，按RCC—M规范的要求进行带极电渣堆焊工艺评定试验。工艺评定所用母材为SA508Gr．3C1．2锻件， 由上海重型机器厂有限公司提供，规格为lOOmm X 400mm X 500mm。焊材为lNCONEL WELDSTRIP 52M焊带和lNCOFLUx ESS2焊剂，由美国SMC提供。在堆焊工艺评定试验基础上，采用与堆焊工艺评定相同的参数、设备和材料，进行试板模拟件堆焊试验。堆焊时，试板置于变位器上，模拟管板转动，使堆焊焊道呈环向。堆焊时，环向焊道从里往外堆，焊道边缘合适的润湿角是保证堆焊质量的前提，主要从合适的堆焊参数、焊道搭接方向、外加磁控装置磁极的位置和磁场强度等方面加以解决。对每一焊道引熄弧搭接处，搭接前后进行必要的打磨，以更好的保证质量。试板堆焊后进行了热处理，并进行了PT、UT检查和侧弯试验，各项结果均满足要求。
 

   五、产品应用基于上述成功的工艺试验、工艺评定和模拟件试验，秦山二期扩建工程蒸汽发生器管板镍基合金堆焊采用了双层带极电渣堆焊工艺，堆焊材料采用SMC公司生产的INC0NEL WELDSTRIP 52M 焊带和INC0FLUX ESS2焊剂，焊带规格60mm X 0．5mm。管板中间约a 650mm采用直焊道堆焊方法，其余从里向外实现环向焊道堆焊。图6是蒸发器管板镍基合金带极电渣堆焊的照片。从照片中可以发现，焊材脱渣性良好，堆焊层表面平整，总体质量高。对整个堆焊层一次加工后、最终加工后、热处理前和热处理后等阶段进行多次全面积的UT和PT检验，除了个别位置存在点状(缺陷)夹渣外，未发现其他超标缺陷，一次合格率高于99％ 以上。因此新工艺的应用是成功的。

    六、结论
1、蒸汽发生器管板INCONEL690镍基合金的大面积堆焊，采用带极电渣堆焊工艺是可行的。
2、INC0NEL wELDsTRIP 52M 焊带和INC0FLUX ESS2焊剂组合的电渣堆焊各项工艺性能好，可满足管板镍基合金堆焊层的质量要求。
3、要获得质量优良的INC0NEL690镍基合金带极电渣堆焊层，优化的参数、合理的焊道布置方式、清洁的焊接工作区域、良好状态的堆焊设备和外加磁控装置的正确使用，以及技术娴熟的操作工都是不可忽视的。

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