SA738Gr.B钢使用机械自动横焊（GMAW）焊接工艺研究王猛++王增高++王刚++修延飞摘要：SA738Gr.B钢是某核电建设的重要材料之一，针对SA738Gr.B材料的物理化学性能，采用机械自动横焊（GMAW），选用合理的焊接材料，调整焊接工艺和技术措施，严格控制预热温度、层间温度、后热温度和热处理温度，焊后对焊接接头的物理化学性能进行分析得出，焊接接头及热影响区都具有与母材相同或相近的物理化学性能，通过焊接工艺试验，验证了机械自动横焊（GMAW）焊接SA738Gr.B材料的可行性和有效性，为某核电现场使用机械自动横焊（GMAW）提供了依据。关键词：SA738Gr.B钢；核电；焊接；机械自动横焊DOI：10.16640/jki.37-1222/t.2017.15.0801前言钢制安全壳（CV）是某核电第三层保护屏障，安全壳的整体是由5段拼装而成，其中CV筒体是由3段拼装而成，其分别为CV第1段筒体、CV第2段筒体和CV第3段筒体。CV筒体板材质均为SA738Gr.B、内径为43m。CV第1环筒体由5圈环板拼装组成，第一圈环板（CY1）壁厚为55mm，其余壁厚均为52mm；CV第2环筒体由4圈环板拼装组成，其壁厚均为52mm；CV第3环筒体由2圈环板拼装组成，其壁厚均为52mm。某核电安全壳环与环，圈与圈的拼接是通过焊接手段实现的。CV筒体纵焊缝共计132条、环焊缝共计12条，考虑到手弧焊（SMAW）操作方便、使用灵活、适应性强等优点，CV筒体纵焊缝和环焊缝都是选用手弧焊工艺，但是手弧焊焊接速度较慢并且为了保证工期要求投入的焊工人数较多。CV筒體环焊缝共计12条，每一条环焊缝长度为135m，这就决定了使用手弧焊焊接工期较长；同时由于焊工的焊接手法和焊接水平有优劣之分，进而不能保证环焊缝焊接质量的均匀性。自动焊焊接速度块，焊接受人为因素影响较小，焊接质量较均匀，可以判断自动焊可以拟补手弧焊的不足，因此研究自动焊焊接工艺有重要意义。2焊接材料的选择CV筒体板材质为SA738Gr.B，厚度为52～55mm，根据焊接材料选用原则，应根据SA738Gr.B钢的化学成分，力学性能、焊接性能并结合压力容器的结构特点、使用条件及焊接方法综合考虑选用焊接材料，并要保证焊接接头的性能等于或高于母材SA738Gr.B钢的力学性能，根据上述原则并参考ASME第II卷A篇SA738Gr.B的物理化学性能及ASME第II卷C篇相关焊材的物理化学性能，焊材选取ER90S-G，φ1.2mm，实心焊丝，母材及所选用的焊材在使用前，需复验并且合格才可以使用，表1为SA738Gr.B钢与ER90S-G焊丝力学化学性能对照，通过对照分析，确定的焊材ER90S-G符合上述焊材选用原则。3坡口准备与焊接为了模拟产品接头形式，采用X型坡口对接接头形式，坡口组对、焊接位置及焊道分布如图1所示，板材厚度为52mm；坡口角度为50°，相对手弧焊坡口角度较小，能保证焊接速度和减小变形；钝边为2mm，打底过程中能避免根部烧穿；根部间隙为3mm，能保证焊缝打底时充分熔透母材，试板坡口的各部分尺寸与实际产品保持一致。采用多层多道焊焊接，在焊接过程中对每道焊缝中的缺陷及时打磨处理，确保焊缝质量。工艺试验的试板规格为600×150×52mm，试板焊接采用自动焊横焊工艺，考虑到焊接过程中有一定的收缩量，组对前对试板进行1°～2°的反变形，焊接过程中预热温度为100℃以上，层间温度控制在200℃以内，焊接工艺参数参考表2。4试板热处理由于自动焊焊接速度快，为了保证焊接质量，防止产生冷裂纹，参考标准NB/47015相关要求，试板焊接完成后，及时进行后热，后热温度为200℃-350℃，保温时间不低于30分钟，后热温度控制采用红外测温仪或其他方式进行过程监控。为保证试板的焊接过程与实际产品焊接过程完全相符，在焊接完成后48h，需对焊接试块进行无损检测，无损检测合格后，根据ASME第III卷NE分卷的要求对于板厚大于44.5mm的SA738Gr.B需进行焊后热处理，热处理升温降温速率在425℃以下不作要求，在425℃以上升温降温速率小于110℃/h，保温温度为595～620℃，保温时间2.5h，热处理曲线见图2。5无损检测热处理完成后同样需要在48h后，再对试板进行目视、渗透和射线检测，热处理前后的焊缝都应满足JB4730一级焊缝的要求，检验结果见表3。通过对热处理前后焊接试块的检测，试块焊接前后目视、渗透和射线检测合格，符...