呂 琛,雷自旺,夏書(shū)文

(福建福清核電有限公司,福建 福清 350318)

“華龍一號(hào)”是我國(guó)具有完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第三代核電機(jī)組,每臺(tái)機(jī)組的反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)為三環(huán)路布置。反應(yīng)堆冷卻劑管道(簡(jiǎn)稱(chēng)主管道)是壓力容器、蒸汽發(fā)生器和反應(yīng)堆冷卻劑泵(簡(jiǎn)稱(chēng)主泵)之間連接的管道,是一回路壓力邊界的一部分。在壓力容器、蒸汽發(fā)生器、主泵泵殼吊裝就位后,通過(guò)焊接的方式將主管道管段與上述三大主設(shè)備連接成為一個(gè)整體,構(gòu)成反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)主體。每個(gè)環(huán)路的主管道共有8道焊口(其中冷段2道焊口,熱段2道焊口,過(guò)渡段4道焊口),三個(gè)環(huán)路共有24道焊口,焊口分布示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 “華龍一號(hào)”主管道焊口分布示意圖Fig.1 The schematic of welded junctions of ACP1000 primary coolant pipeline

“華龍一號(hào)”示范工程主管道采用控氮不銹鋼材料整體鍛造工藝制造,彎頭和直管部分采用整體彎制,取消了環(huán)焊縫,大的接管嘴采用整體鍛造方式,減少了焊縫數(shù)量,采用了破前漏(Leakage Before Break,LBB)技術(shù),防止發(fā)生雙端剪切斷裂事故,提高了安全性,將設(shè)計(jì)壽命延長(zhǎng)到60 a。[1]

1 主管道焊接簡(jiǎn)介

“華龍一號(hào)”主管道焊接工藝采用窄間隙氬弧脈沖自動(dòng)焊焊接工藝,該工藝具有焊接效率高、焊接質(zhì)量穩(wěn)定、工藝成熟等優(yōu)點(diǎn),已成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)福清核電站1～4號(hào)機(jī)組、方家山核電站1～2號(hào)機(jī)組等核電項(xiàng)目?！叭A龍一號(hào)”主管道焊接使用的是國(guó)外某公司生產(chǎn)的GOLD TRACK-VI型的自動(dòng)焊機(jī),該焊機(jī)包括一個(gè)帶有計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的機(jī)柜,一個(gè)管道焊接機(jī)頭,一個(gè)監(jiān)視系統(tǒng),性能穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單,可進(jìn)行焊接過(guò)程遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控和鎢極位置微調(diào)。主管道焊接材料使用型號(hào)ER316L、規(guī)格φ0.8 mm以及型號(hào)ER316LSi、規(guī)格φ1.0 mm的不銹鋼盤(pán)狀焊絲。焊縫正面使用高純氬氣保護(hù),焊縫背面使用純氬氣保護(hù)。

“華龍一號(hào)”示范工程主管道焊縫的坡口形式為窄間隙坡口,詳見(jiàn)圖2所示,焊口組對(duì)要求為：組對(duì)間隙控制在0～1 mm(目標(biāo)值0 mm)。主管道焊接使用窄間隙氬弧脈沖自動(dòng)焊焊接工藝,焊接過(guò)程劃分為4個(gè)階段：根部焊道焊接階段、填充焊道焊接階段、填充末期焊道焊接階段和蓋面焊道焊接階段。根據(jù)技術(shù)規(guī)格書(shū)規(guī)定,在焊縫厚度大于15 mm、大于半厚度以及焊接完成后分別進(jìn)行射線檢測(cè)(簡(jiǎn)稱(chēng)RT),焊接完成后進(jìn)行超聲波檢測(cè)(簡(jiǎn)稱(chēng)UT)。

圖2 主管道焊口的焊接階段示意圖Fig.2 The schematic of welding stage of primary coolant pipeline welding joint

2 焊接缺陷情況

“華龍一號(hào)”示范工程主管道焊接期間,24道焊口及2個(gè)焊接見(jiàn)證件中,共有4道焊口在RT檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)了焊接缺陷,缺陷類(lèi)型包括氣孔和未熔合。其中一環(huán)冷段1F4焊口和二環(huán)冷段2F4焊口在焊接完成后進(jìn)行的RT檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)：底片中存在鏈狀氣孔缺陷顯示,依據(jù)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定為不合格。二環(huán)冷段2F1焊口和二環(huán)過(guò)渡段2U4焊口在焊接完成后進(jìn)行的RT檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)：射線底片中存在陰影顯示,評(píng)定為層間未熔合缺陷,依據(jù)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定為不合格,詳見(jiàn)表1所示。

表1 “華龍一號(hào)”示范工程主管道焊接缺陷

2.1 鏈狀氣孔缺陷情況

主管道1F4焊口在焊接完成后進(jìn)行了RT檢測(cè),發(fā)現(xiàn)在10張RT底片中,有2片張RT底片存在鏈狀氣孔缺陷,其中底片0～1,在50～210 mm位置有鏈狀氣孔缺陷,底片9～0,在165～230 mm位置有鏈狀氣孔缺陷,評(píng)定為不合格。進(jìn)行了UT檢測(cè),缺陷深度為距焊縫外表面35～39 mm范圍,1F4焊口缺陷示意圖見(jiàn)圖3。

圖3 主管道1F4焊口氣孔缺陷示意圖Fig.3 The schematic of wormhole in the 1F4 welding joint

主管道2F4焊口在焊接完成后進(jìn)行了RT檢測(cè),發(fā)現(xiàn)全部的10張RT底片中,有3片張RT底片存在鏈狀氣孔缺陷,其中底片0～1,在110～225 mm位置有鏈狀氣孔缺陷；底片5～6,在107～147 mm位置有鏈狀氣孔缺陷；底片9～0,在30～267 mm位置之間有鏈狀氣孔缺陷,評(píng)定為不合格。進(jìn)行了UT檢測(cè),三處缺陷的深度分別為距焊縫外表面20～40 mm范圍、42 mm、20～39 mm范圍,2F4焊口缺陷示意圖見(jiàn)圖4。

圖4 主管道2F4焊口氣孔缺陷示意圖Fig.4 The schematic of wormhole in the 2F4 welding joint

2.2 層間未熔合缺陷情況

主管道2F1焊口在焊接完成后進(jìn)行了RT檢測(cè),發(fā)現(xiàn)10張RT底片中,有1片張RT底片7～8,在距離7位置0～120 mm范圍內(nèi)有陰影顯示,經(jīng)評(píng)定認(rèn)為是層間未熔合缺陷,評(píng)定為不合格。進(jìn)行了UT檢測(cè),缺陷深度為距焊縫外表面22～34 mm范圍,2F1焊口缺陷示意圖見(jiàn)圖5。

圖5 主管道2F1焊口層間未熔合缺陷示意圖Fig.5 The schematic of incomplete fusion in the 2F1 welding joint

主管道2U4焊口在焊接完成后進(jìn)行了RT檢測(cè),發(fā)現(xiàn)10張RT底片中有6張RT底片：9～0、0～1、1～2、2～3、3～4、4～5在焊縫中心位置存在陰影顯示,長(zhǎng)度總計(jì)約為1 750 mm,經(jīng)評(píng)定認(rèn)為是層間未熔合缺陷,評(píng)定為不合格,進(jìn)行了UT檢測(cè),缺陷深度為距焊縫外表面36～56 mm,2U4焊口缺陷示意圖見(jiàn)圖6。

圖6 主管道2U4焊口層間未熔合缺陷示意圖Fig.6 The schematic of incomplete fusion in the 2U4 welding joint

3 缺陷原因分析

3.1 鏈狀氣孔缺陷原因分析

氣孔是焊接熔池中的氣泡在凝固時(shí)未能及時(shí)逸出而殘留在焊縫金屬中所形成的空穴,是一種常見(jiàn)的焊接缺陷,其形狀一般為球形、橢圓形、旋風(fēng)形、條蟲(chóng)形等,主要分布在焊縫內(nèi)部。氣孔的大小不等,有時(shí)是單個(gè)的,有時(shí)是密集在一起或是沿焊縫連續(xù)分布。氣孔是體積性缺陷,對(duì)焊縫的性能影響很大。氣孔缺陷產(chǎn)生可能的因素有：焊接環(huán)境濕度過(guò)大；坡口部位殘留的水、油脂、鐵銹等污物未清理干凈；氬氣純度不足、流量不夠或保護(hù)不到位；焊接速度過(guò)快或焊工技能不足等原因。

通過(guò)審查RT底片、查看現(xiàn)場(chǎng)焊接環(huán)境、調(diào)閱焊接記錄、訪談焊工等一線作業(yè)人員,分析了主管道1F4和2F4焊口鏈狀氣孔缺陷的形成原因。通過(guò)分析可知：兩道焊口的焊接基本同步,缺陷類(lèi)型相同,缺陷的位置和深度基本一致,因此判斷兩道焊口缺陷的原因很可能相同。查看了焊接記錄,1F4和2F4焊口于3月中旬開(kāi)始焊接,至4月中旬焊接完成,期間氣溫逐漸回升,下雨天多,晝夜溫差較大,空氣非常潮濕,容易在廠房的墻面及設(shè)備的表面形成冷凝水。根據(jù)UT檢測(cè)出的缺陷深度及焊接記錄,氣孔缺陷產(chǎn)生的時(shí)間段應(yīng)在3月30日至4月3日期間,焊接專(zhuān)區(qū)的溫濕度記錄顯示,該時(shí)間段內(nèi)空氣濕度在80%～85%,滿(mǎn)足技術(shù)規(guī)格不大于90%的要求,但相比其他時(shí)間段的空氣濕度至少要大10%左右。

福清核電站4號(hào)機(jī)組主管道2C4焊口在焊接過(guò)程中也曾出現(xiàn)了鏈狀氣孔缺陷,可能的原因是預(yù)充氬氣時(shí)間不足,或主管道焊絲盤(pán)受到潮氣污染,預(yù)防和改進(jìn)措施已在“華龍一號(hào)”主管道焊接前經(jīng)驗(yàn)反饋并落實(shí)。

環(huán)境濕度對(duì)主管道焊接質(zhì)量的影響,在“華龍一號(hào)”主管道焊接之前已有考慮,制定并執(zhí)行了預(yù)防措施,包括：布置除濕機(jī),濕度大時(shí)及時(shí)開(kāi)啟除濕；焊口附近懸掛溫濕度計(jì),每天上下午各記錄一次溫濕度；環(huán)境濕度超過(guò)90%立即停止焊接；每次焊接前用干燥的白布擦拭焊縫和坡口；焊接前預(yù)充一段時(shí)間氬氣以排空潮氣；每日下班后將焊絲盤(pán)取下放入包裝袋避免受潮。

經(jīng)過(guò)調(diào)查,認(rèn)為以上措施落實(shí)到位,但是1F4和2F4焊口氣孔缺陷的產(chǎn)生,說(shuō)明仍然有導(dǎo)致氣孔缺陷的因素存在。通過(guò)進(jìn)一步調(diào)查,并模擬了現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景再現(xiàn),發(fā)現(xiàn)在環(huán)境濕度85%左右,晝夜溫差較大,且夜間未進(jìn)行除濕的情況下,焊機(jī)機(jī)頭的焊絲導(dǎo)絲管內(nèi)部出現(xiàn)了潮濕現(xiàn)象,焊絲導(dǎo)絲管位置詳見(jiàn)圖7所示。

圖7 焊機(jī)的焊絲導(dǎo)絲管照片F(xiàn)ig.7 Photograph of wire guide pipe of the welding machine

焊絲導(dǎo)絲管是主管道自動(dòng)焊機(jī)機(jī)頭的一部分,是一段長(zhǎng)度約500 mm,內(nèi)徑略大于1 mm的空心管道,對(duì)焊絲起到導(dǎo)向作用,焊絲插入導(dǎo)絲管后,通過(guò)導(dǎo)絲管準(zhǔn)確輸送到焊接電弧位置,使焊絲被電弧熔化形成熔覆金屬。如果導(dǎo)絲管內(nèi)潮濕或有冷凝水,焊絲在穿過(guò)導(dǎo)絲管時(shí)很可能將導(dǎo)絲管內(nèi)的水分帶出來(lái)直接接觸電弧,焊絲上的水分則在電弧高溫作用下分解為氫氣和氧氣進(jìn)入熔池形成氣泡,如果氣泡在焊縫冷卻過(guò)程中來(lái)不及排出,則留在焊縫中形成了氣孔。

主管道1F4和2F4焊口出現(xiàn)氣孔缺陷的3月30日至4月3日期間,焊接專(zhuān)區(qū)的環(huán)境濕度在80%～85%,此時(shí)白天環(huán)境溫度在20 ℃左右,夜間溫度最低在12 ℃左右,晝夜溫差較大,容易產(chǎn)生冷凝水。因此,當(dāng)時(shí)很可能導(dǎo)絲管內(nèi)存在潮氣或冷凝水,焊絲在經(jīng)過(guò)導(dǎo)絲管時(shí)將潮氣或冷凝水帶入熔池產(chǎn)生了氣孔。

3.2 層間未熔合缺陷原因分析

未熔合是指焊接過(guò)程中,焊縫金屬與母材金屬,或焊縫金屬之間未熔化結(jié)合在一起的缺陷,按其所在部位,未熔合可分為坡口未熔合、層間未熔合和根部未熔合三種。未熔合是一種面積缺陷,坡口未熔合和根部未熔合對(duì)承載面積的減小都非常明顯,應(yīng)力集中也比較嚴(yán)重,其危害僅次于裂紋。未熔合缺陷產(chǎn)生的原因主要是焊接熱輸入太低,電弧指向偏斜,坡口側(cè)壁有銹垢及污物,層間清渣不徹底等。

2F1和2U4焊口焊接至15 mm厚度、50%厚度的RT檢測(cè)結(jié)果均合格,繼續(xù)焊接至100%厚度后,2F1焊口有1張底片在焊縫中心位置存在陰影顯示,2U4焊口有6張底片在焊縫中心位置存在陰影顯示,經(jīng)評(píng)定認(rèn)為是層間未熔合缺陷,評(píng)定為不合格。經(jīng)調(diào)查了解,國(guó)內(nèi)其他項(xiàng)目主管道窄間隙自動(dòng)焊也曾出現(xiàn)過(guò)類(lèi)似情況：

方家山核電項(xiàng)目2號(hào)機(jī)組主管道1U4、1U6焊口在焊接至50%厚度后,RT檢測(cè)發(fā)現(xiàn)分別有7張底片和3張底片焊縫中心有陰影顯示,疑似為結(jié)構(gòu)性顯示或未熔合缺陷,均進(jìn)行了返修處理。

陽(yáng)江核電項(xiàng)目2號(hào)機(jī)組主管道2U6焊口在進(jìn)行55%厚度射線檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn),在距離焊縫上邊沿約1/3處,整圈焊縫均有連續(xù)顯示。針對(duì)此顯示,經(jīng)大連理工大學(xué)的焊縫界面金相檢驗(yàn)和掃描電鏡檢查,均未發(fā)現(xiàn)該缺陷,按未熔合的特征進(jìn)行判定與分析,經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)逐層打磨和PT,始終未發(fā)現(xiàn)該缺陷,因此,對(duì)該陰影顯示定義為疑似未熔合。

針對(duì)主管道2F1和2U4焊口的層間未熔合缺陷,通過(guò)審查焊縫射線檢驗(yàn)底片、相控陣超聲波檢測(cè),查看現(xiàn)場(chǎng)情況和焊接記錄、訪談焊接操作工、邀請(qǐng)專(zhuān)家評(píng)審、參考國(guó)內(nèi)其他核電項(xiàng)目類(lèi)似問(wèn)題處理及相關(guān)文獻(xiàn)[2],對(duì)缺陷產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析,具體如下：

對(duì)主管道2F1和2U4焊口偏移5°(射線源在軸線上偏移41.5 mm)中心曝光和偏移3°(射線源在軸線上偏移20 mm)中心曝光射線底片的觀察,由于“華龍一號(hào)”主管道管段為鍛造,兩次射線底片焊縫輪廓線模糊,不具備評(píng)定條件。對(duì)2F1焊口和2U4焊口進(jìn)行了相控陣超聲波檢測(cè),發(fā)現(xiàn)在RT底片中有陰影顯示的地方,UT檢測(cè)發(fā)現(xiàn)了回波,存在斷續(xù)條形顯示,但未達(dá)到UT記錄靈敏度,按照UT檢測(cè)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)判定為合格。通過(guò)UT檢測(cè)已經(jīng)可以確定,RT檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的焊縫中心陰影顯示不是焊縫結(jié)構(gòu)性顯示,因?yàn)槿绻墙Y(jié)構(gòu)性顯示,UT檢測(cè)不會(huì)出現(xiàn)明顯的回波信號(hào)。因此,將2F1焊口和2U4焊口RT底片的中心陰影顯示定性為層間未熔合缺陷。

2U4焊口層間未熔合缺陷在主管道焊縫的分布詳見(jiàn)圖6,缺陷在焊縫中心位置,焊接時(shí)自動(dòng)焊機(jī)機(jī)頭為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),缺陷所在部位基本是立向下的焊接位置。焊接過(guò)程中,焊絲通過(guò)導(dǎo)絲嘴后,焊絲端部與鎢極端部之間出現(xiàn)了偏離,焊絲端部偏向了主泵泵殼一側(cè),導(dǎo)致焊絲熔化的鋼水也偏向了泵殼一側(cè),造成熔池異常。在焊接過(guò)程中,焊機(jī)機(jī)頭順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)到立向下位置,此時(shí)熔池受到向下的重力,同時(shí)熔池偏向主泵一側(cè)的鋼水較多,鋼水有向焊縫中心流動(dòng)的作用力。在重力作用下熔池中的鋼水逐漸聚集增多向下流動(dòng),同時(shí)向焊縫中心流動(dòng),逐漸形成如圖8中(4)所示的熔池形態(tài)。

圖8 焊絲偏離后熔池成型示意圖Fig.8 The schematic of molten pool forming after the deviation of welding wire

熔池中的鋼水多了以后,部分鋼水被電弧脈沖推到熔池的前沿,從而導(dǎo)致電弧熱無(wú)法有效地向熔池前傳導(dǎo),同時(shí)由于熔池中鋼水聚集,焊縫中心處熔池較厚,焊縫邊緣處熔池較薄,焊縫中心處得不到足夠的電弧熱能,焊縫中心處溫度場(chǎng)由于熔化金屬的滿(mǎn)溢而傳不到待熔界面,造成焊縫中心處未熔合,從而產(chǎn)生了層間未熔合缺陷,而焊縫邊緣處由于熔池較淺,能夠得到足夠的電弧熱能,熔合情況較好,沒(méi)有產(chǎn)生未熔合缺陷。對(duì)主管道焊口層間未熔合的理論推斷圖詳見(jiàn)圖9。

圖9 主管道焊口層間未熔合的理論推斷圖Fig.9 Theoretical inference diagram of interlaminar incomplete fusion of primary coolant pipeline welding joint

窄間隙自動(dòng)焊的焊道寬窄略有差異,焊接操作工需根據(jù)焊道的寬窄實(shí)時(shí)調(diào)整以保證焊接質(zhì)量,在出現(xiàn)焊絲偏離、鋼水前涌等異常情況時(shí),焊接操作工視頻監(jiān)控時(shí)觀察重點(diǎn)為焊縫表面成型及側(cè)壁熔合的情況,沒(méi)有對(duì)焊縫中心熔合情況引起足夠重視,沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行焊接過(guò)程的微調(diào),導(dǎo)致焊縫中心熔合不良,出現(xiàn)層間未熔合缺陷[3]。

對(duì)2F1焊口層間未熔合缺陷原因進(jìn)行分析,認(rèn)為未熔合缺陷形成原理和2U4焊口基本相同,焊絲偏離導(dǎo)致焊絲熔化的鋼水偏向一側(cè),造成熔池異常,焊接操作工未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況,沒(méi)有及時(shí)微調(diào),致使焊接過(guò)程中出現(xiàn)層間局部熔合不良,產(chǎn)生層間未熔合缺陷。

4 缺陷處理

4.1 缺陷定位

首先應(yīng)明確缺陷在焊縫中的具體位置,包括缺陷的長(zhǎng)度、寬度及深度。根據(jù)技術(shù)規(guī)格書(shū)要求,主管道在焊縫厚度大于15 mm、大于半厚度以及焊接完成后分別進(jìn)行RT檢測(cè),焊接完成后進(jìn)行UT檢測(cè)。RT檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是可以從底片上直觀看到缺陷長(zhǎng)度和寬度,根據(jù)底片在焊縫表面的布置位置,可以測(cè)得缺陷在焊縫長(zhǎng)度和寬度方向上的具體位置。

缺陷在焊縫深度方向的測(cè)定,可以采用沿主管道軸向平移射線源的方式進(jìn)行兩次RT檢測(cè),通過(guò)相似三角形原理計(jì)算出焊縫中心缺陷位置,或采用UT檢測(cè)法對(duì)缺陷深度進(jìn)行定位,“華龍一號(hào)”示范工程使用全自動(dòng)相控陣UT檢測(cè)技術(shù),靈敏度較高,可以檢測(cè)氣孔、未熔合等常見(jiàn)缺陷的深度范圍。主管道1F4、2F4、2F1和2U4焊口均是焊接完成后的RT檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)焊接缺陷,焊縫已全部焊接完成,將焊縫表面打磨平整光滑后,即可使用全自動(dòng)相控陣UT檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行缺陷深度定位。

4.2 缺陷去除

主管道焊接缺陷可分為局部缺陷和整圈缺陷,如果是局部缺陷只需要將缺陷部位打磨去除,使用手工焊返修工藝進(jìn)行補(bǔ)焊,優(yōu)點(diǎn)是手工補(bǔ)焊只對(duì)缺陷部位進(jìn)行返修,比較簡(jiǎn)單易行,缺點(diǎn)是效率低,焊工勞動(dòng)強(qiáng)度大。如果是整圈缺陷,需要使用坡口機(jī)進(jìn)行整圈焊縫的挖槽,使用整圈自動(dòng)焊補(bǔ)焊工藝進(jìn)行返修,優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單,精確度高,速度快,能夠顯著降低焊工勞動(dòng)強(qiáng)度,缺點(diǎn)是需要精確找到缺陷的位置才能進(jìn)行挖槽,且必須整圈焊縫挖槽,不能進(jìn)行局部焊縫的返修[4]。

主管道1F4、2F4和2F1焊口均為局部缺陷,缺陷位置靠近焊縫外表面,考慮缺陷的去除對(duì)焊縫的影響以及返修難度,返修方案確定為從焊縫外表面進(jìn)行局部打磨。主管道2U4焊口10張底片中有6張底片有缺陷顯示,考慮到缺陷靠近焊縫內(nèi)表面,整圈挖槽必須從焊縫外表面進(jìn)行,挖槽較深,不利于主管道焊縫質(zhì)量。而局部缺陷打磨可以從焊縫內(nèi)表面進(jìn)行,打磨量、打磨深度和整圈挖槽相比較小,對(duì)焊縫的影響也較小,同時(shí)參考到國(guó)內(nèi)其他核電項(xiàng)目主管道焊縫返修經(jīng)驗(yàn)[5],返修方案確定為從焊縫內(nèi)表面進(jìn)行局部打磨補(bǔ)焊。

首先用記號(hào)筆在焊縫表面畫(huà)出打磨范圍,UT測(cè)定的缺陷深度范圍為T(mén)1(缺陷最淺處)～T2(缺陷最深處),第一次打磨至T1深度,打磨完成后進(jìn)行RT檢測(cè),如缺陷已去除可不再打磨,如缺陷仍存在則繼續(xù)打磨,將剩余的打磨量(T2～T1)mm分成若干層,每次打磨一層,逐層打磨,每層打磨完成后進(jìn)行RT檢測(cè),以確認(rèn)缺陷是否已被去除干凈,如缺陷已去除可不再打磨,如缺陷仍存在則繼續(xù)打磨,允許打磨的最大深度為T(mén)2。值得注意的是,由于氣孔缺陷一般目視可見(jiàn),在打磨過(guò)程應(yīng)注意觀察焊縫中是否存在氣孔缺陷,在將氣孔缺陷去除干凈后即可進(jìn)行RT檢測(cè),以盡量減少打磨量。

4.3 缺陷返修

主管道1F4、2F4、2F1和2U4焊口均為局部缺陷,缺陷全部去除后,選用主管道手工焊返修焊接工藝進(jìn)行補(bǔ)焊,焊接工藝評(píng)定如表2所示。

表2 主管道手工焊返修焊接工藝評(píng)定

補(bǔ)焊使用ESAB公司生產(chǎn)的TIG 3000i型焊機(jī),焊材為E316L-15型藥皮焊條,返修時(shí)應(yīng)使用防火布對(duì)焊縫周?chē)鷧^(qū)域進(jìn)行保護(hù),防止焊渣飛濺污染或損傷母材。補(bǔ)焊時(shí)焊道表面應(yīng)光滑、連續(xù)地過(guò)渡到相鄰區(qū)域。對(duì)每條焊道清理后進(jìn)行目視檢測(cè),保證焊道表面無(wú)焊渣、氧化皮等雜質(zhì)及咬邊、成型不良等影響下一道焊接的缺陷,對(duì)于影響后續(xù)焊道焊接質(zhì)量的缺陷,使用不銹鋼專(zhuān)用角磨機(jī)進(jìn)行表面打磨修整,注意避免出現(xiàn)過(guò)熱而造成焊縫氧化。

4.4 檢測(cè)結(jié)果

主管道1F4、2F4、2F1和2U4焊口補(bǔ)焊完成后,對(duì)補(bǔ)焊區(qū)域進(jìn)行打磨,使補(bǔ)焊區(qū)域表面與母材表面平滑過(guò)渡,并按照技術(shù)規(guī)格書(shū)的規(guī)定進(jìn)行目視檢測(cè)、液體滲透檢測(cè)、射線檢測(cè)、超聲波檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果全部合格,補(bǔ)焊返修工作完成。

5 管理改進(jìn)

“華龍一號(hào)”示范工程主管道焊接時(shí)中出現(xiàn)的焊接缺陷,通過(guò)原因分析,查找管理上存在的不足,提出了以下管理改進(jìn)措施：

1)福建省3—5月期間雨水較多,空氣濕度大,容易產(chǎn)生冷凝水,必要時(shí)應(yīng)不間斷開(kāi)啟除濕機(jī)或暖風(fēng)機(jī),在技術(shù)規(guī)格書(shū)要求環(huán)境濕度≤90%的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步內(nèi)控環(huán)境濕度≤80%；

2)每日主管道焊接開(kāi)始前應(yīng)重點(diǎn)檢查焊絲導(dǎo)絲管內(nèi)、焊絲表面、焊縫坡口處是否有潮濕或冷凝水現(xiàn)象,確保焊接開(kāi)始前均處于干燥、清潔的狀態(tài)；

3)重視人員和焊機(jī)設(shè)備的適應(yīng)性。在主管道焊接開(kāi)始前,焊接操作工應(yīng)進(jìn)行主管道模擬件的焊接練習(xí),能夠熟練使用主管道焊機(jī),能夠正確判斷熔池的成型,避免出現(xiàn)熔融金屬的不正常狀態(tài),從而造成鏈狀氣孔、未熔合等缺陷；

4)在主管道焊接開(kāi)始前,應(yīng)對(duì)焊機(jī)進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn),全面檢查焊機(jī)的運(yùn)行情況,確保焊機(jī)狀態(tài)良好；

5)主管道焊接過(guò)程中,焊接操作工應(yīng)注意觀察監(jiān)控視頻顯示的熔池及焊縫的成型情況,及時(shí)調(diào)節(jié)焊絲位置,對(duì)于表面成型不良的焊縫及時(shí)調(diào)整和處理；

6)對(duì)于相控陣UT檢測(cè)過(guò)程中的圖像記錄需要準(zhǔn)確的控制措施,以便缺陷的精確定位；

7)對(duì)缺陷的定位、標(biāo)識(shí)標(biāo)記工作需要制定詳細(xì)的控制措施。

前兩項(xiàng)管理改進(jìn)措施在“華龍一號(hào)”示范工程主管道后續(xù)十幾個(gè)焊口的焊接過(guò)程中實(shí)施,沒(méi)有再次出現(xiàn)氣孔缺陷,管理改進(jìn)取得了明顯效果。其余幾項(xiàng)管理改進(jìn)措施經(jīng)過(guò)行業(yè)內(nèi)專(zhuān)家評(píng)審認(rèn)可,此時(shí)主管道24道焊口已經(jīng)全部焊接完成,管理改進(jìn)措施將在后續(xù)“華龍一號(hào)”福清核電6號(hào)機(jī)組主管道焊接時(shí)實(shí)施。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)“華龍一號(hào)”示范工程主管道焊接缺陷詳細(xì)描述,對(duì)缺陷產(chǎn)生的原因進(jìn)行深入分析,并提出了缺陷返修處理方案,總結(jié)了經(jīng)驗(yàn),提出管理改進(jìn)措施,起到了首堆示范工程的作用,為后續(xù)“華龍一號(hào)”機(jī)組主管道焊接提供了參考和借鑒。