RCC-M規(guī)范1993版與2000版S篇差異分析

操豐，唐世延，梁青松

(中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江海鹽314300)

0 前言

目前，我國(guó)60%以上在役核電機(jī)組和70%以上在建核電機(jī)組均采用技術(shù)成熟的法國(guó)M310壓水堆或其改進(jìn)堆型。核島安全相關(guān)機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)和建造均采用由法國(guó)核島設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則協(xié)會(huì)(AFCEN)編制的《壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則》(RCCM)。RCC－M的設(shè)計(jì)規(guī)則來(lái)源于ASME B＆PVC－III，與ASME－III結(jié)構(gòu)類似，共分5卷，包含設(shè)計(jì)、材料、制造、焊接和無(wú)損檢驗(yàn)等技術(shù)要求，是一套完整封閉、自成體系的規(guī)范系列，集中體現(xiàn)了法國(guó)核電工程設(shè)計(jì)制造研究和實(shí)踐成果。

S篇焊接是RCC－M第IV卷，由八章和三個(gè)附錄組成，主要包括焊接文件資料、焊材驗(yàn)收、焊工考核和焊接車間評(píng)定、焊接工藝評(píng)定和產(chǎn)品焊接及檢驗(yàn)。因建造時(shí)間不同，國(guó)內(nèi)某核電廠1、2號(hào)機(jī)組和3、4號(hào)機(jī)組核級(jí)部件焊接分別按RCC－M(1993版)S篇和(2000版+2002年補(bǔ)遺)S篇執(zhí)行。根據(jù)群堆管理和1、2號(hào)機(jī)組定期安全審查需要，對(duì)1993版和2000版S篇進(jìn)行了差異分析，提交了統(tǒng)一規(guī)范申請(qǐng)并獲得核安全監(jiān)管當(dāng)局批準(zhǔn)，最終實(shí)現(xiàn)焊接管理規(guī)范統(tǒng)一，降低了管理成本和人因失誤概率。

1 差異概述

RCC－M 1993版和2000版S篇的差異主要包括焊接熱處理、焊材驗(yàn)收、焊接工藝評(píng)定、制造車間評(píng)定和車間評(píng)定等方面。

規(guī)范條文對(duì)照如表1所示。

表1 RCC-M(1993版)與RCC-M(2000版+2002補(bǔ)遺)S篇差異對(duì)比

續(xù)表1

2 焊接熱處理

焊接熱處理包括預(yù)熱、后熱和消應(yīng)熱處理，可改善焊縫組織性能。預(yù)熱是通過(guò)降低冷卻速度來(lái)避免相變硬化。后熱可使氫擴(kuò)散，避免產(chǎn)生冷裂紋。不同焊接接頭形式(對(duì)接、T形焊縫、十字形焊縫等)等效厚度E不同，預(yù)熱和后熱溫度各異。RCC－M規(guī)范中包含熱處理內(nèi)容的章節(jié)主要是:S1300是熱處理的總體要求;S7500是與產(chǎn)品焊接有關(guān)的熱處理規(guī)定;另外在B4000、C4000和D4000中分別對(duì)核安全1、2、3級(jí)設(shè)備制造相關(guān)的熱處理進(jìn)行了強(qiáng)制性規(guī)定。

(1)預(yù)熱溫度是焊前坡口的最低溫度或者多層焊時(shí)已焊相鄰焊道金屬的最低溫度。與1993版相比，2000版除了考慮等效厚度、抗拉強(qiáng)度、消應(yīng)熱處理外，還兼顧了RCC－M其他章節(jié)的強(qiáng)制性要求，差異如表2所示。2000版S7523節(jié)明確規(guī)定奧氏體不銹鋼焊接不需要預(yù)熱，而1993版對(duì)此未做說(shuō)明。

表2 RCC-M 1993版和2000版對(duì)預(yù)熱溫度的規(guī)定差異比較

(2)1993版規(guī)定是否進(jìn)行后熱處理由制造商確定。而2000版S1330則規(guī)定對(duì)于已預(yù)熱處理但在冷卻到室溫前沒(méi)有進(jìn)行消應(yīng)熱處理的需要后熱，溫度不低于預(yù)熱溫度，保溫時(shí)間60 min以上。

(3)對(duì)于需進(jìn)行消應(yīng)熱處理的碳鋼母材，2000版規(guī)定在未做消應(yīng)熱處理時(shí)，規(guī)定的最小抗拉強(qiáng)度≤440 MPa的鋼最小厚度可由30 mm增加到35 mm。而1993版規(guī)定的最小抗拉強(qiáng)度≤500 MPa。

(4)為了防止變形和熱應(yīng)力，焊接熱處理加熱和冷卻速度應(yīng)足夠緩慢。針對(duì)形狀簡(jiǎn)單的設(shè)備，1993版和2000版S7544節(jié)分別給出了應(yīng)控制加熱或冷卻速度的最低溫度是400℃和350℃。

3 焊接填充材料驗(yàn)收

3.1 焊材規(guī)格

TIG焊焊絲規(guī)格的參考標(biāo)準(zhǔn)由1993版的NF A 81－321改為2000版的NF EN759。藥皮焊條的堆焊和取樣參考標(biāo)準(zhǔn)由NF ISO 6847改為NF EN 26847。

3.2 母材牌號(hào)

焊材復(fù)驗(yàn)試板母材牌號(hào)由NF EN 10025標(biāo)準(zhǔn)的E24或E26 3型改為S235或S275型。

3.3 化學(xué)成分

有害雜質(zhì)元素S、P的化合物在合金鋼焊縫凝固時(shí)易偏析，減弱晶粒結(jié)合力，降低沖擊韌性和抗腐蝕性能，必須嚴(yán)格控制其含量。2000版根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和實(shí)踐積累，綜合考慮安全性和經(jīng)濟(jì)性，降低了對(duì)非核1級(jí)合金鋼焊縫的S、P最高含量要求，從原來(lái)的0.025%提高到0.03%。

3.4 復(fù)驗(yàn)報(bào)告有效期

有效期從報(bào)告簽發(fā)日開(kāi)始計(jì)算。對(duì)于藥皮焊條、藥芯焊絲等，有效期從1993版的兩年延長(zhǎng)至2000版的五年，而且可申請(qǐng)延長(zhǎng)的年限也由兩年改為至五年。

3.5 力學(xué)性能試驗(yàn)

2000版和1993版焊材驗(yàn)收數(shù)據(jù)卡片中的力學(xué)性能試驗(yàn)方法按最新歐標(biāo)更新。以?shī)W氏體不銹鋼TIG焊焊絲(Z2CNl9.13.03)數(shù)據(jù)卡片為例?？估囼?yàn)溫度由1993版的343℃改為2000版的350℃。常溫下焊態(tài)的沖擊試驗(yàn)方法也由U形缺口改為V形缺口，沖擊吸收能量最小值也相應(yīng)變化。

4 焊接工藝評(píng)定

核級(jí)承壓機(jī)械設(shè)備(部件)所用焊接工藝必須經(jīng)過(guò)評(píng)定合格方可使用。焊接工藝評(píng)定既要通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證接頭性能，又要詳細(xì)記錄各種工藝參數(shù)用以指導(dǎo)產(chǎn)品焊接。

4.1 工藝評(píng)定有效期及失效情況

1993版規(guī)定焊接工藝評(píng)定的有效期從評(píng)定頒發(fā)日期算起，1級(jí)部件為2年，其它部件為3年。產(chǎn)品補(bǔ)焊評(píng)定有效期可以加倍。而2000版則指出只要不出現(xiàn)下述導(dǎo)致工藝評(píng)定失效的情況，工藝評(píng)定一直有效。有效期延長(zhǎng)節(jié)約了重復(fù)評(píng)定的費(fèi)用，降低了生產(chǎn)管理成本。導(dǎo)致工藝評(píng)定失效的情況包括:

(1)在規(guī)定的有效期內(nèi)沒(méi)有使用評(píng)定過(guò)的焊接工藝;

(2)焊接工藝評(píng)定的主要變量(母材，焊接方法，焊材和保護(hù)氣體，坡口形式)已改變;

(3)按評(píng)定過(guò)的焊接工藝焊接的產(chǎn)品見(jiàn)證件不合格;

(4)在焊接和焊后出現(xiàn)規(guī)律性(共模性)的不符合項(xiàng)。

4.2 焊接工藝評(píng)定轉(zhuǎn)移

工藝評(píng)定有效期延長(zhǎng)使得工藝評(píng)定轉(zhuǎn)移更具實(shí)際意義。焊接工藝評(píng)定不允許在制造商之間轉(zhuǎn)讓，同一制造商在不同車間的評(píng)定在滿足評(píng)定條件下可以轉(zhuǎn)移?？捎行Ы档托陆ê穗婍?xiàng)目進(jìn)行重復(fù)工藝評(píng)定的成本，大大縮短工期。

4.3 焊接工藝評(píng)定厚度有效范圍

焊接工藝評(píng)定的母材厚度e雖然是單一確定值，但實(shí)際產(chǎn)品焊接時(shí)可覆蓋一定厚度范圍。對(duì)于碳鋼和低合金鋼的對(duì)接焊，一般情況下，1993版規(guī)定的厚度有效范圍是0.75e～1.5e+3 mm。而2000版中單道焊縫的厚度有效范圍是0.8e～1.1e，多道焊縫則根據(jù)評(píng)定試件厚度e的不同以而根據(jù)表S3313d來(lái)確定。另外，兩本規(guī)范都給出了三種特例，對(duì)于厚度大于200 mm的產(chǎn)品焊縫所評(píng)定的多層焊接法(141，15，111，136 等)，其最大有效厚度從1.1e改為1.33e。支管焊縫評(píng)定有效范圍也有差異，詳見(jiàn)表1中S3922.1和S3922.2。

4.4 硬度測(cè)量

破壞性試驗(yàn)中，1993版只要求對(duì)C5120和D5000中高級(jí)別設(shè)備按SI 510在第一層未經(jīng)熱處理的焊道上進(jìn)行硬度測(cè)定。而2000版則要求所有情況下均應(yīng)按SI 500進(jìn)行硬度測(cè)量。

4.5 評(píng)定結(jié)果

在1993版中，鎳基合金的評(píng)定結(jié)果與奧氏體或奧氏體—鐵素體不銹鋼一樣，見(jiàn)S3334。而2000版則規(guī)定，鎳基合金的評(píng)定結(jié)果見(jiàn)S3434。雖然鎳基合金的熔敷金屬縱向拉伸試驗(yàn)、焊縫橫向拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)仍然與S3334一致，但熔敷金屬和熱影響區(qū)的沖擊試驗(yàn)由1993版AKU改為2000版的AKV試驗(yàn)，室溫下最低保證值也相應(yīng)地由30 J(三個(gè)試樣)改為60 J(三個(gè)試樣)。

5 制造車間評(píng)定

制造車間評(píng)定是在制造開(kāi)始前，對(duì)車間、技術(shù)、裝備、人員和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的總體測(cè)試，目的是為了評(píng)價(jià)制造車間焊接技術(shù)實(shí)力和確保產(chǎn)品焊接質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中因技術(shù)困難產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。與1993版相比，2000版增加了S6232“已有技術(shù)水平的說(shuō)明”這一章節(jié)，主要內(nèi)容見(jiàn)表1。主要是對(duì)制造車間是否具備焊接常見(jiàn)金屬母材(碳鋼、不銹鋼、鎳基合金)、常見(jiàn)熔敷金屬的技術(shù)能力和裝備進(jìn)行了嚴(yán)格要求，而且明確了評(píng)定報(bào)告使用年限等內(nèi)容，便于制造車間評(píng)定工作的實(shí)施和監(jiān)管。

6 產(chǎn)品焊接

6.1 焊接參數(shù)測(cè)量?jī)x器校驗(yàn)有效期

調(diào)整和測(cè)量焊接參數(shù)的測(cè)量?jī)x器如流量計(jì)、溫濕度計(jì)等必須校準(zhǔn)合格。1993版規(guī)定重復(fù)校準(zhǔn)周期不超過(guò)3個(gè)月，2000版延長(zhǎng)至6個(gè)月。

6.2 表面光潔度

1993版規(guī)定產(chǎn)品焊接表面光潔度應(yīng)符合設(shè)備技術(shù)規(guī)格書(shū)的無(wú)損檢驗(yàn)要求。而2000版則明確要求應(yīng)符合RCC－M規(guī)范Section III和F4300關(guān)于制造及其它部分的無(wú)損檢測(cè)要求。

7 結(jié)論

(1)RCC－M 2000版S篇對(duì)1993版共進(jìn)行了30多處修改，涉及焊材驗(yàn)收、熱處理、工藝評(píng)定和產(chǎn)品焊接等，集中反映了當(dāng)前技術(shù)進(jìn)展和歐洲標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)材料、無(wú)損檢驗(yàn)和破壞性檢驗(yàn)要求。

(2)對(duì)于按照RCC－M規(guī)范S篇進(jìn)行核級(jí)部件焊接管理的運(yùn)行核電機(jī)組，通過(guò)新舊規(guī)范差異分析和核安全評(píng)價(jià)最終實(shí)現(xiàn)群堆管理下的焊接規(guī)范統(tǒng)一，降低了管理成本，減少了人因失誤。

(3)對(duì)于按照RCC－M規(guī)范新建的M310或相近堆型的核電機(jī)組，焊接工藝評(píng)定有效期延長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移可以節(jié)省重復(fù)評(píng)定所需費(fèi)用，縮短項(xiàng)目準(zhǔn)備時(shí)間和工程建造周期。

［1］ RCCM.壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則 第S卷.1993.

［2］ RCCM.壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則第S卷.2000.