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EJ/T1027.16-96压水堆核电厂核岛机械设备焊接规范阀门耐磨堆焊工艺评定WeldingcodeformechanicalcomponentsofPWRnuclearislandsHardfacingprocedurequalificationonvalve1996-10-24发布1997-02-01实施中国核工业总公司发布附加说明：本标准由中国核工业总公司提出。本标准由全国核能标准化技术委员会归口。本标准由机械工业部哈尔滨焊接研究所负责起草。本标准主要起草人：何实、董祖珏。1主题内容与适用范围本标准规定了压水堆核电厂核岛机械设备设计、制造和安装中有关阀门耐磨堆焊的工艺评定技术要求。本标准适用于阀门耐磨堆焊中TIG焊，药皮焊条电弧焊、粉末等离子弧堆焊，氧乙炔焰堆焊及其组合方法的堆焊工艺评定。2引用标准GB/T226钢的低倍组织及缺陷酸蚀试验法GB/T230金属洛氏硬度试验法GB/T984堆焊焊条GB/T4334.5不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法GB/T4340金属维氏硬度试验方法EJ/T1027.1压水堆核电厂核岛机械设备焊接规范焊接材料的验收EJ/T1027.9压水堆核电厂核岛机械设备焊接规范阀门耐磨堆焊EJ/T1027.17压水堆核电厂核岛机械设备焊接规范焊接缺陷补焊的工艺评定JB/T3169喷焊合金粉末硬度、粒度测定JB/TQ通用阀门产品质量分等标准3焊接工艺评定的要求3.1工艺评定指导书阀门耐磨堆焊工艺评定应按工艺评定指导书所规定的要求进行，该文件由制造厂根据核岛设备堆焊技术条件和图样要求编制。3.2工艺评定记录工艺评定必须详细记录各种工艺参数和检验结果，并附有相应的检验报告：a．母材和堆焊材料的验收报告；b．堆焊工艺方法、焊道分布和焊接规范参数；1c．热处理制度；d．无损检验内容和结果；e．堆焊金属化学分析报告；f．堆焊金属金相检验报告；g．硬度检验报告；h．母材经热循环后（包括预热，后热，消除应力处理等）的力学性能检验报告。3.3焊接工艺评定试件应由技能熟练、有经验的焊工施焊。3.4焊接工艺评定应在质检部门或有关人员监督下进行。4评定的有效范围4.1钢种在钢种相同，但制造或加工方法不同（如锻、轧、铸）的材料之间可以等效，但应尽可能在铸件上进行评定。所有满足GB/T4334.5关于晶间腐蚀要求的非稳定型奥氏体不锈钢（在铸件情况下，允许含有不超过25%的铁素体含量）之间可以等效。4.2形状和尺寸从几何形状、拘束度、焊接性和热输入等角度出发，评定用试件应能代表实际产品，在形状相似和尺寸递增的成批零件中，应取与最大尺寸相对应的试件。4.3焊接方法增加、减少、或改变焊接方法需要重新进行工艺评定。4.4堆焊材料（包括焊接填充材料和保护材料）堆焊材料发生如下变化时，应重新进行工艺评定：a．填充材料的型号（牌号）改变；b．堆焊时助燃气体或燃烧气体的种类改变；c．TIG焊或粉末等离子弧堆焊时，保护气体名义化学成分改变或钨极直径改变；d．药皮焊条电弧焊时，用于第一层堆焊焊条直径改变。4.5层数单层或多层堆焊要分别评定。根据所堆焊的层数（n），评定的有效范围（N）如下：n=1N=1n=22≤N≤4n2n≤N≤n+4以上提及的有效范围应同时考虑堆焊的原始状态和加工后两种不同情况。4.6焊接位置工艺评定只对与评定试件位置相同者才有效。焊接位置改变时需要重新进行工艺评定。4.7堆焊工艺参数当焊接工艺参数产生下列任何一种情况变化时，均需重新进行工艺评定。4.7.1氧乙炔焰堆焊a．焊炬或焊嘴尺寸改变；b．气体压力或流速超过规定范围；c．火焰性质改变。4.7.2药皮焊条电弧焊a．电流种类变化（交流或直流）或直流时极性的改变；b．焊接电流超过允许范围；c．从窄焊道变成宽焊道（摆动超过焊条芯直径的3倍）。24.7.3手工TIG焊a．气体流速降低到超过最小规定值的10%；b．摆动的应用或取消；c．电流或电压超过规定值的变化。4.7.4自动等离子焊及TIG焊a．焊接设备种类及型号的改变；b．电弧种类（脉冲与否）的改变；c．焊炬出口直径的改变；d．电流或电压超过规定值的变化；e．等离子气流速的变化；f．粉末送进量或焊丝给进速度的改变；g．保护气体流速减少至超过最低规定值的10%以上；h．摆动或不摆动；i．摆动频率及摆幅的变化；j．熔敷速度的改变。4.8热处理当出现下述改变时，要求重新进行工艺评定：a．比规定的预热温度降低25℃以上；b．提高规定的最高道间温度；c．改变规定的焊后热处理温度范围；d．堆焊后总的热处理时间比工艺评定时进行的热处理时间增加了20%以上。5评定试件的制作5.1母材和焊接填充材料5.1.1母材和焊接填充材料必须是生产中所应用的具有质量保证要求的材料，并符合EJ/T1027.1和EJ/T1027.9的有关要求。5.1.2按EJ/T1027.9中4.4要求准备待堆焊表面，并应和生产中一样对表面进行检验，以保证不出现缺陷。5.2评定试件的堆焊5.2.1使用的电源必须与生产中使用的电源完全相同，包括类型（直流、交流）和静特性（陡降、缓降、水平等）。5.2.2机械化焊接时所用焊机的牌号和类型应与生产中应用的相同。5.2.3预热温度应处在生产中规定范围的下限。5.2.4在焊接过程中要记录如下数据：a．机械化焊接时的焊接电流、电压和焊速。b．手工焊时的焊接电流值。5.3评定试件的热处理评定试件应按生产中规定的热处理制度进行处理，并作好记录。6评定试件的检验6.1无损检验评定试件必须经受EJ/T1027.9中规定的评定堆焊质量的所有无损检验项目，并且检验结果要满足规定的质量要求。6.2破坏性检验36.2.1化学分析供化学分析用的金属屑必须在未经热处理的耐磨堆焊层表面至少去除0.5mm后，且在图样规定的堆焊工作面高度处上、下0.2～0.5mm范围内取样（视所需分析样品多少而定，见图1），如取样尺寸已达到工作表面上、下0.5mm，当化学分析样品尚不够时，则可将评定试件数量增加一倍，化学分析元素必须包括表1、表2中各元素，分析结果除下列几种情况外，应满足表1、表2所列的成分范围：表11.1光焊条和合金粉末（焊接填充材料）的成分%元材素料等级CCrWNiMoMnSiFeCo21级0.18～0.3225.0～29.0≤0.51.75～3.754.8～6.1≤1.0≤2.0≤3.0余6级０.91)～1.426.0～32.03.0～6.0≤3.0≤1.0≤1.0≤2.0≤3.0余12级1.2～1.726.0～32.07.0～9.5≤3.0≤1.0≤1.0≤2.0≤3.0余注：1）对用于氧乙炔焰焊的光焊条，允许最小值可扩大至0.8%。a．在不锈钢部件上堆焊时：C≤1.8%（填充材料为6级）；C≤2.2%（填充材料为12级）；b．在一般情况下，用6级填充材料采用电弧焊工艺方法堆焊时，Fe≤6%；c．对于摩擦部件，Fe可提高到9%；若用光谱仪进行分析时，必须在耐磨堆焊层加工到规定的最小厚度的表面上进行。表2药皮焊条（熔敷金属）的成分%元材素料等级CCrWNiMoMnSiFeCo21级0.20～0.3025.0～29.0≤0.51.75～3.754.8～6.1≤1.2≤2.0≤5.0余6级0.7～0.425.0～32.03.0～6.0≤3.0≤1.0≤2.0≤2.0≤5.0余12级1.0～1.725.0～32.07.0～9.5≤3.0≤1.0≤2.0≤2.0≤5.0余4图1熔敷金属化学分析取样示意图图1熔敷金属化学分析取样示意图表3硬度表3硬度材料等级材料等级硬度（HRC）硬度（HRC）21级21级26～4026～406级6级38～5038～5012级12级44～5444～546.2.2金相检验6.2.2金相检验在堆焊层加工到最小尺寸并与堆焊焊缝相垂直的方向切取金相试片，并根据GB/T226的规定制备金相检验试样，然后用5倍放大镜检查母材或热影响区中是否存在裂纹、未熔合等线性缺陷或超标的气孔，检查结果要符合EJ/T1027.9中5.4.2规定的要求。此外，该项检验还可显示焊道数量和分布情况。在上述检验中，对缺陷的确定有疑义的区域应采用200倍显微镜进一步进行检查确定之。在堆焊层加工到最小尺寸并与堆焊焊缝相垂直的方向切取金相试片，并根据GB/T226的规定制备金相检验试样，然后用5倍放大镜检查母材或热影响区中是否存在裂纹、未熔合等线性缺陷或超标的气孔，检查结果要符合EJ/T1027.9中5.4.2规定的要求。此外，该项检验还可显示焊道数量和分布情况。在上述检验中，对缺陷的确定有疑义的区域应采用200倍显微镜进一步进行检查确定之。6.2.3硬度变化曲线的测定6.2.3硬度变化曲线的测定6.2.3.1根据GB/T4340在焊道中央与表面垂直的直线上从母材热影响区到熔敷金属，每隔0.5mm测定一点硬度值（图2中的AA线），从该硬度变化曲线可衡量堆焊时母材的稀释程度（母材为奥氏体不锈钢和镍基合金时，只在熔敷金属中测定硬度变化曲线），热影响区的硬度值不得大于320HV5。6.2.3.1根据GB/T4340在焊道中央与表面垂直的直线上从母材热影响区到熔敷金属，每隔0.5mm测定一点硬度值（图2中的AA线），从该硬度变化曲线可衡量堆焊时母材的稀释程度（母材为奥氏体不锈钢和镍基合金时，只在熔敷金属中测定硬度变化曲线），热影响区的硬度值不得大于320HV5。55图2硬度变化的测定位置示意图从堆焊层表面向下1mm范围内，硬度值要达到表1中相应等级填充材料的硬度值。从该硬度变化曲线可衡量堆焊时母材的稀释程度。6.2.3.2根据GB/T4340的离表面1mm处平行于表面的熔敷金属上测定硬度变化情况（图2中）的BB线），该硬度值的变化可评价堆焊层在宽度方向的均质性，所测得的硬度值应在表3所列硬度范围内。6.2.4表面硬度的测定根据GB/T230，并参考GB/T984和JB/T3169标准，在堆焊层加工到最后尺寸的熔敷金属表面均布测量10点洛氏硬度值（HRC），测得的10点硬度值中最大和最小值之间的偏差：a．对于手工操作的堆焊，偏差应大大于HRC8（±4）；b．对于机械化堆焊，偏差应不大于HRC5（±2.5）。6.2.5母材力学性能检验检验经受整个热循环（包括预热、后热、消除应力处理等）后，母材的力学性能，结果仍应满足对母材的原要求。6.2.6阀门密封面液体密封试验阀门密封面液体密封试验方法及密封面的允许最大渗漏率应符合JB/TQ中有关规定及对优质阀门要求。6.2.7阀门密封面静压寿命试验试验方法和静压寿命试验次数应符合JB/TQ中有关规定及对优质阀门的要求。7堆焊层的补焊7.1当决定在制造过程中需进行补焊，而所用的补焊工艺与原堆焊工艺又不相同时，则必须进行模拟补焊的工艺评定。7.2补焊的模拟试验应采用与生产中完全相同的补焊工艺进行。7.3补焊工艺评定所需进行的检验，除了化学分析外，与堆焊工艺评定检验项目完全相同。7.4补焊工艺评定的其它要求还应满足EJ/T1027.17的规定。6