郎雪琴 房永順

摘 要：對(duì)于核電廠核島主制造設(shè)備而言，其焊接質(zhì)量對(duì)于其設(shè)備的整體質(zhì)量具有重要的影響。本文主要是針對(duì)核島主管道的焊接來(lái)對(duì)主設(shè)備的焊接質(zhì)量進(jìn)行了探討和研究，并從焊接技術(shù)和焊接質(zhì)量控制這兩個(gè)角度對(duì)核島主管道的焊接質(zhì)量進(jìn)行了控制，以及為提高我國(guó)核電廠核島主設(shè)備制造焊接質(zhì)量提供理論支持。

關(guān)鍵詞：核島；設(shè)備制造；焊接；質(zhì)量控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TG441 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

近年來(lái)，為有效提高我國(guó)核電廠主設(shè)備的質(zhì)量，各設(shè)備制造廠商開(kāi)始加大對(duì)設(shè)備制造過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量控制力度，特別是對(duì)設(shè)備制造過(guò)程中的焊接質(zhì)量進(jìn)行管控。而作為核島主設(shè)備的系統(tǒng)管道其焊接質(zhì)量對(duì)于核島設(shè)備的冷卻具有重要的作用。本文主要以1000MW核電機(jī)組的核島主管道焊接為例，對(duì)核島主管道的焊接質(zhì)量進(jìn)行了討論和研究，以期為核電廠核島主設(shè)備制造焊接質(zhì)量的提高提供理論支持。

1 窄間隙自動(dòng)焊焊接技術(shù)分析

1.1 窄間隙自動(dòng)焊焊接技術(shù)的焊接方法

對(duì)于核電站的建設(shè)而言，其主管道的制備對(duì)于整個(gè)核電站的安全運(yùn)行具有重要的作用和影響，所以在該階段對(duì)于焊接技術(shù)的要求也比較高。在傳統(tǒng)的焊接工藝中，通常采用焊條焊接的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接主管道的焊接，但是由于該工藝對(duì)于焊工的專(zhuān)業(yè)技能水平要求較高，且焊接質(zhì)量受焊工自身技能水平、情緒以及身體狀況影響較大，而且由于該項(xiàng)焊接工作的工作強(qiáng)度大且工藝復(fù)雜，所以由工人直接焊接往往會(huì)出現(xiàn)工作效率低、工期長(zhǎng)以及制造成本高等缺陷。近年來(lái)，隨著自動(dòng)化技術(shù)以及焊接技術(shù)的快速發(fā)展，窄間隙自動(dòng)焊接技術(shù)因其具有連續(xù)工作、工作效率高等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于核島主管道的焊接工序中，目前常用于核島主管道焊接的技術(shù)有窄間隙熔化極氣體保護(hù)焊、窄間隙埋弧焊和窄間隙鎢極氬弧焊等。在利用該焊接技術(shù)時(shí)，窄間隙自動(dòng)焊接技術(shù)能夠大量減少金屬焊接物的填充量，進(jìn)而降低焊接過(guò)程中用于購(gòu)買(mǎi)焊接材料的成本。而且隨著技術(shù)的快速發(fā)展，窄間隙自動(dòng)焊焊接接頭質(zhì)量明顯提高，其焊接工藝可以完全按照設(shè)定工藝進(jìn)行，且所得焊縫間隙質(zhì)量較好，晶粒組織均勻、晶粒尺寸較小，且整個(gè)焊接過(guò)程焊縫熱影響區(qū)受熱均勻，對(duì)操作工人的技能要求較低，能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)焊接過(guò)程的質(zhì)量可控性和可追溯性。

1.2 窄間隙自動(dòng)焊焊接技術(shù)的填充材料

在主管道窄間隙自動(dòng)焊接技術(shù)中，常用的焊材是不銹鋼焊絲，而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)不銹鋼焊絲的采購(gòu)必須要按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，而且在焊材采購(gòu)回來(lái)后，還需要通過(guò)進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)和使用前檢驗(yàn)來(lái)對(duì)焊材進(jìn)行驗(yàn)收和檢驗(yàn)，當(dāng)焊材檢驗(yàn)合格后對(duì)焊材進(jìn)行儲(chǔ)存時(shí)，需要將這些焊材單獨(dú)放置，禁止其與其他焊材堆疊進(jìn)而影響焊材的質(zhì)量，而且焊材在儲(chǔ)存時(shí)其儲(chǔ)存環(huán)境要求溫度≧20℃，濕度<50%，其中316L不銹鋼主要是用于支撐管道和打底焊道的直接焊接，而316LSi則應(yīng)用于蓋面焊道和填充焊道的焊接。

1.3 窄間隙自動(dòng)焊焊接技術(shù)的焊接設(shè)備

在當(dāng)前核電站的建設(shè)中，常用的窄間隙焊接設(shè)備是自動(dòng)焊接機(jī)，而對(duì)于我國(guó)大多數(shù)核電站現(xiàn)場(chǎng)裝配中的管道焊接而言，基本上都是采用手工焊接方式進(jìn)行的，而由于手工焊接方式自身局限性比較大，所得焊縫焊接質(zhì)量較差而對(duì)核電廠核島設(shè)備的使用性能影響巨大，隨著技術(shù)的快速發(fā)展，自動(dòng)焊接技術(shù)由于輕便、靈活和可靠性高而在核電廠的現(xiàn)場(chǎng)主設(shè)備焊接施工中得到廣泛應(yīng)用。

2 主管道焊接中的常見(jiàn)問(wèn)題及質(zhì)量控制

通過(guò)對(duì)我國(guó)陽(yáng)江核電站建設(shè)過(guò)程分析后發(fā)現(xiàn)，窄間隙自動(dòng)焊接技術(shù)已經(jīng)在核島主設(shè)備制造過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用，與人工焊接時(shí)代的焊縫相比其質(zhì)量和效率都有很大程度的提高。但是，在工程實(shí)際中，由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境或者其他因素而導(dǎo)致焊縫會(huì)出現(xiàn)許多質(zhì)量問(wèn)題，如：燒穿、熔合不足以及粘接效果不好等問(wèn)題，然后對(duì)主設(shè)備的質(zhì)量造成極大的影響，進(jìn)而影響設(shè)備的使用性能和使用壽命。

對(duì)于核島主管道而言，主要分為冷段、熱段以及過(guò)渡段這3個(gè)部分，其中冷段主要是指主冷卻劑出口以及反應(yīng)堆壓力容器出口，熱段主要是指連接蒸汽發(fā)生器冷卻劑接口以及反應(yīng)堆壓力容器的接口，而過(guò)渡段連接的主要是冷卻劑泵冷卻劑入口以及蒸汽發(fā)生器冷卻劑接口，本文主要以該核電站3號(hào)機(jī)組的熱段焊口為例，該管道主要連接核電站的壓力容器、主冷卻劑泵以及蒸汽發(fā)生器這3個(gè)部分，其為反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)的主要設(shè)備。主管道在核電站運(yùn)行過(guò)程中，主要承受380℃高溫，承受18MPa壓力，所以其焊接質(zhì)量不僅影響到設(shè)備的使用壽命，而且還直接影響著核電站是否能夠正常工作，本節(jié)主要就核島主管道窄間隙自動(dòng)焊接過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行研究和分析，具體內(nèi)容如下所示。

2.1 燒穿

在焊接過(guò)程中，若焊接電壓過(guò)大，就會(huì)導(dǎo)致焊弧強(qiáng)度過(guò)大，進(jìn)而導(dǎo)致工件坡口直接擊穿，甚至?xí)?dǎo)致已經(jīng)焊接完成的部分被擊穿，導(dǎo)致焊口金屬由于高溫熔化而流入焊縫坡口處，進(jìn)而對(duì)主管道的質(zhì)量產(chǎn)生影響，在焊縫處形成孔洞等問(wèn)題。之所以出現(xiàn)這些原因，有可能是由以下幾個(gè)方面所導(dǎo)致的：

（1）焊接所使用的焊接槍頭部分由于卡澀而導(dǎo)致焊弧強(qiáng)度不穩(wěn)定。

（2）主管道之間的焊縫和錯(cuò)變量過(guò)大，焊接過(guò)程中焊接電流過(guò)大而導(dǎo)致焊接管道擊穿。因此，在對(duì)主管道進(jìn)行焊接時(shí)，就必須要嚴(yán)格控制焊接工藝，對(duì)焊接間隙、錯(cuò)邊量進(jìn)行控制，以確保焊接過(guò)程中出現(xiàn)擊穿問(wèn)題，而且對(duì)主管道底部進(jìn)行焊接時(shí)，還需要盡可能地從其間隙最小處進(jìn)行焊接，并避開(kāi)間隙處，等到起弧完成且穩(wěn)定后，再逐漸向主管道焊縫部分過(guò)渡。

2.2 側(cè)壁熔合不良

在對(duì)主管道進(jìn)行焊接時(shí)，在焊接縫的根部以及根部?jī)蓚?cè)都容易存在側(cè)壁熔合不良的現(xiàn)象，而造成這些問(wèn)題的原因主要是由于焊接機(jī)的電弧張開(kāi)不足且焊接熱輸入不夠。研究發(fā)現(xiàn)，影響自動(dòng)焊接機(jī)電弧張開(kāi)角度的因素有很多，主要有以下幾種：焊接機(jī)鎢極類(lèi)型、電流大小和所選用鎢極的錐度不夠等。因此，在對(duì)主管道進(jìn)行焊接時(shí)，焊接工人需要先做好焊接準(zhǔn)備工作，對(duì)焊接設(shè)備焊接頭鎢極的類(lèi)型進(jìn)行仔細(xì)選擇，確保鎢極端頭質(zhì)量良好，無(wú)開(kāi)叉現(xiàn)象出現(xiàn)，并依據(jù)實(shí)際情況來(lái)辨別是選用直鎢極還是彎鎢極。焊接機(jī)的相關(guān)焊接參數(shù)都是經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)檢驗(yàn)和校核的，所以在焊接過(guò)程中其熱輸入量一定要確保焊材能夠充分熔化，若焊接不良就會(huì)導(dǎo)致焊接機(jī)的運(yùn)行速度受到影響，進(jìn)而導(dǎo)致焊材熔化不充分以及焊縫側(cè)壁熔合不良等現(xiàn)象的發(fā)生。

2.3 粘黏

在對(duì)核島主管道進(jìn)行焊接的過(guò)程中，由于鎢極與熔池接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生短路等問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致主管道焊接工作無(wú)法順利進(jìn)行，這些問(wèn)題出現(xiàn)的原因主要有以下幾點(diǎn)：

（1）鎢極偏轉(zhuǎn)。

（2）冷卻水循環(huán)不通暢，局部過(guò)熱。

（3）層間溫度過(guò)高。

因此，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)焊接工作人員要根據(jù)實(shí)際焊接情況對(duì)鎢極的偏轉(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)整，并定期對(duì)冷卻水進(jìn)行更換，以確保焊材熔合良好，在低焊接弧壓和電流的基礎(chǔ)上，降低熱輸入量，確保焊接質(zhì)量。

結(jié)論

本文主要是從焊接技術(shù)和焊接質(zhì)量控制這兩個(gè)角度對(duì)核島主管道的焊接質(zhì)量進(jìn)行了研究和探討，并從焊接件焊縫常見(jiàn)問(wèn)題如燒穿、側(cè)壁熔合不良以及粘黏等出發(fā)對(duì)核電廠核島設(shè)備焊接質(zhì)量常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的解決策略，以便于對(duì)核電廠核島主設(shè)備制造焊接質(zhì)量控制提供理論支持和參考。

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