[发明专利]一种无裂纹缺陷的12Cr马氏体耐热钢环焊缝焊接工艺

说明书

本发明属于钢铁材料的焊接加工工艺领域，特别是一种反应堆堆芯用12Cr马氏体耐热钢环焊缝的焊接工艺技术，通过焊接工艺来调控熔池晶粒形态和δ‑铁素体分布，从而避免焊缝中出现裂纹缺陷。该焊接工艺热加工工艺主要过程如下：(1)将12Cr马氏体耐热钢加工出圆形薄板和与之相配的带圆形孔的薄板，并将两者进行装配，形成无坡口环形对接焊缝；(2)对环形对接焊缝进行焊接，焊接电流为100‑120A，焊接速度为0.5‑0.7mm/s，电压为12‑14V，焊枪沿着环形焊缝行走，完成焊接。本发明焊接工艺可以避免反应堆堆芯用12Cr马氏体耐热钢环焊缝的裂纹问题，焊后经探伤无缺陷。

技术领域

本发明涉及钢铁材料的焊接加工工艺技术领域，具体涉及一种无裂纹缺陷的12Cr马氏体耐热钢环焊缝焊接工艺。

背景技术

12Cr马氏体耐热钢具有低热应力、高温抗蠕变强度以及优异的抗辐照肿胀能力，因而被认为是四代核电堆芯组件的重要候选材料。堆芯组件内装有核燃料，一旦发生泄漏事故，后果不堪设想。目前，堆芯结构中的包壳管、外套管等部件的装配均需要使用熔化焊工艺，如钨极气体保护焊(Argon Tungsten-arc Welding，GTAW)，焊接装配一般采用环形或六角形焊缝。焊接接头的性能是保证整个组件服役安全性的重要因素之一。然而，12Cr马氏体钢环形焊接后发现会出现宏观裂纹。另一方面，由于外套管管身和端部分别采用了两种不同的12Cr马氏体耐热钢，因此焊接时出现了焊缝位置偏移的问题，这些问题均导致焊缝质量不合格，严重阻碍了堆芯组件的制造进程。

因此，开发一种无裂纹缺陷的12Cr马氏体耐热钢环焊缝焊接工艺，从而提高焊缝性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反应堆堆芯用12Cr马氏体耐热钢环焊缝的焊接工艺，焊接方法为钨极氩弧焊接，通过焊接工艺来调控熔池晶粒形态和δ-铁素体分布，从而避免焊缝中出现裂纹缺陷，形成质量优异的焊缝。这一方法特别适用于反应堆堆芯组件用12Cr马氏体耐热钢环焊缝的焊接。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种无裂纹缺陷的12Cr马氏体耐热钢环焊缝焊接工艺，该工艺包括以下步骤：

(1)将12Cr马氏体耐热钢加工出圆形薄板和带圆形孔的薄板，并将两者进行装配，形成无坡口环形焊缝，其中一侧母材为HT-9(12Cr-1Mo-0.3V)合金，另一侧母材为12Cr-2Ni-1Mo合金，属于12Cr耐热钢的焊接；

(2)对环形焊缝进行焊接，焊接电流为100-120A，焊接速度为0.5-0.7mm/s，电压为12-14V，钨极垂直于焊接面，将钨极对准缝隙后，向12Cr-2Ni-1Mo母材侧平移0.4-0.8mm，以确保最终焊缝位于中心位置，焊接行走轨迹沿着环形缝隙，完成焊接。

进一步地，圆形薄板和带圆形孔的薄板由反应堆堆芯用12Cr马氏体耐热钢制成，其中一侧母材为HT-9(12Cr-1Mo-0.3V)合金，另一侧母材为12Cr-2Ni-1Mo合金，属于12Cr耐热钢的焊接。。焊接前将圆形薄板镶嵌在方形薄板的圆孔内，使两者上下表面平行，并进行点固使两者相对固定。将方形薄板置于钢底座上，使环形缝隙刚好位于底座的环形凹槽上方。通过焊接角焊缝将方形薄板四周密封并焊死在底座上，目的是实现强拘束，提高该组合件的焊接开裂敏感程度，使其能够有效评价后续焊接工艺的裂纹敏感性。

本发明主要思路和机理如下：

本发明的目的在于提供一种反应堆堆芯用12Cr马氏体耐热钢环焊缝的焊接工艺技术，焊接方法为钨极氩弧焊接，通过焊接工艺来调控熔池晶粒形态和δ-铁素体分布，从而避免焊缝中出现裂纹缺陷，形成质量优异的焊缝。本发明主要思路和机理如下：