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核电典型焊接接头残余应力分布规律与消除方法研究

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成果主要完成人

杨晓禹、刘 伟、唐盛明、倪培君、张立君、齐子诚、杨晓杰、任玲玲、李少华、朱礼德、郑子云、徐艺凡

项目概况

本项目以核电产品中常用的典型焊接方法(手工焊、气保焊以及埋弧焊)、典型的焊接接头(对接双面坡口、角接双面坡口)为研究对象,采用盲孔检测法对典型接头与焊接方法进行残余应力检测,获得核电典型焊接接头残余应力的分布规律,从而为残余应力的消除方法的研究提供基础;根据核电典型焊接接头残余应力的分布规律,进行残余应力的消除方法(热处理、超声冲击、时效振动)的研究,以盲孔法进行残余应力消除分析,从而给核电产品残余应力消除提供更有效的工艺方法。对比分析发现,超声冲击消减率远远高于焊后热处理消减率,而振动时效整体消减率略低于焊后热处理消减率,虽然如此但综合考虑超声冲击与振动时效的经济效益要比热处理高的多,故超声冲击与振动时效具有无可替代的优势。实施应用山东核电设备制造有限公司CV车间插入件、结构模块车间屏蔽厂房模块、结构模块等产品,在经过对消除应力各个方法进行了工艺的优化,超声冲击、时效振动以及复合工艺已经完全成熟,根据生产计划,在后续核电陆丰2#、三门4#、海阳3#、海阳4#机组项目上进行了各个产品应用,共进行了完成329件产品的处理,其中329件产品完全合格,UT检测合格率从85%上升到了100%(即缺陷率从15%降低到了0%),提高了7倍,大大节约了人工成本,提高了生产效率。 创新点: 1.采用盲孔法对核电典型焊接接头的残余应力分布规律进行了系统的研究,总结了应力峰值与集中规律; 2.对热处理、超声冲击与时效振动工艺进行了工艺优化,并对消应后的应力分布规律开展了研究,针对消除率进行了对比分析,为超声冲击与时效振动的应用奠定基础; 3.实现了超声冲击、时效振动以及复合工艺在部分核电产品上替代焊后热处理,并提高了大型核电焊接构件的生产合格率。