Page 124 - 核能协会奖励公报2022（最终）（2023.5.29）

2022

核电大厚度钢板焊接应力和

变形超声冲击调控技术开发与应用 [2022HNJ60]

声冲击处理方式及冲击时机对焊接应力的影响、
超声冲击处理对接头变形及焊缝组织力学性能的
影响；分析了焊态应力、热处理态应力和超声冲
击态应力的异同；最终提出超声冲击处理的质量
评价方法和指标以及施工规范，形成了完整的“核
电大厚度钢结构安装焊接应力和变形超声冲击调
控技术”。主要创新点包括：
图 1.超声冲击枪原理示意图 (1) 自主研发了自动超声冲击设备，使核电
三代核电站华龙一号龙门架钢柱、450T 吊 大厚度钢板焊接应力和变形超声冲击调控处理降
车梁、CAP1400 堆型 SC 钢结构、钢穹顶等重要 低了劳动强
钢结构尺寸大、单个构件上焊缝数量多、母材厚 度、提高了
度大（最厚达到 120mm）。该类型钢结构大量 施工效率，
采用了焊接连接方式，在施工时因焊接高度集中 达到了国内
的瞬时热输入，不均匀的加热和冷却使得焊缝及 先进水平；
其附近区域产生非均匀的膨胀和收缩，引起焊缝 (2) 系统
及其附近区域的塑性变形，随后在焊接结构中产 研究了核电典
三 型材料焊接接
等 生焊接残余应力。焊接残余应力的存在不仅降低 图 3 自动超声冲击设备应用
奖 了结构的稳定性，而且对结构的刚度、疲劳强度 头超声冲击处理
等都有不利的影响，需要进行消应力处理。而传 机理，研发形成了手动和自动超声冲击工艺及焊接

统的热处理等消除焊接残余应力方式，在此类大 变形预测分析方法，有效控制焊接变形；
型复杂结构上无法实施。 (3) 系统地研究了核电不同材料超声冲击处
针对核电大型复杂 理效果，形成了超声冲击处理工艺技术，建立了核
结构、大厚度钢板焊接 电超声冲击处理标准，为推广应用提供了标准依据；
残余应力无法采用传统 (4) 超声冲击处理引入压缩应力，改善了冲
热处理消除的难题，进 击区域力学状态、提高接头力学性能，对大厚板
行了超声冲击调控技术 焊接应力调控、变形控制、焊接接头质量改善具
开发。研究了核电典型 有重要作用。
结构焊接接头的残余应 本成果形成了超声冲击设备 1 套、专利 7
力分布特征、超声冲击 项（1 项发明授权、3 项发明受理，3 项实用新
处理对典型核电材料的 型授权），发布中核集团标准 1 项、省级工法 1
优化参数、焊接残余应 项，成果达到了国际领先水平。成果已在国和一
力的影响深度和广度、 号示范工程等核岛大厚度板焊接中应用，保证了
超声冲击造成的应力与 焊缝质量，提升了施工效率，取得显著的经济和
图 2 自动超声冲击设备
应用 焊接应力的交互作用、超 社会效益。

完成单位：中国核工业华兴建设有限公司
通信地址：江苏省南京市建邺区云龙山路 79 号
联.系.人：钱伏华..电话：02587796505
电子邮箱：qianfh@cnhxcc.com.cn

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