M310機組核電廠核島二回路管道焊接質(zhì)量控制

李嚴(yán) 舒磊 羅東明

中核工程咨詢有限公司 北京 100073

M310機組核電廠二回路管道包括三條主給水和三條主蒸汽管道，管道安裝主要采用焊接的連接方式。主給水、主蒸汽管道管壁較厚，焊接勞動強度大，熱處理時間較長，現(xiàn)場施工環(huán)境較差，必須加強過程的監(jiān)督檢查以保證二回路管道安裝質(zhì)量。

1 工程概述

1.1 主給水、主蒸汽系統(tǒng)管道功能

二回路管道主要包括主蒸汽管道系統(tǒng)、主給水管道系統(tǒng)。主給水系統(tǒng)（ARE）用來向蒸汽發(fā)生器輸送經(jīng)過高壓加熱器加熱的高壓給水，供水量由給水流量控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，維持蒸汽發(fā)生器二次側(cè)水位在一個隨汽機負(fù)荷變化所預(yù)定的基準(zhǔn)值；主蒸汽系統(tǒng)（VVP）是由三根主蒸汽管線，每根管線分別與一臺蒸汽發(fā)生器出口接管相連，三根管線分別穿過安全殼，進(jìn)入主蒸汽隔離閥管廊，主蒸汽管穿過主蒸汽隔離閥管廊后進(jìn)入汽輪機廠房[1]。

1.2 主給水、主蒸汽管道材質(zhì)及規(guī)格

主給水、主蒸汽管道為碳鋼無縫管，材質(zhì)為P280GH，RCCM級別均為2級，其中主給水管道規(guī)格為：Ф406.4×21.44mm，主蒸汽管道主要規(guī)格為Ф813×32mm，主蒸汽超級管道規(guī)格為：Ф813×46mm。

2 材料的焊接性及焊材的選用

主給水、主蒸汽材質(zhì)均為P280GH，P280GH是按照RCC-M1144規(guī)范生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)碳素鋼。焊接時產(chǎn)生熱裂紋傾向不明顯，但易產(chǎn)生冷裂紋。

二回路管道焊接采用焊絲為ER70S-6、焊條為E7018，焊材的選擇主要是依據(jù)保證焊縫金屬的強度、塑性、韌性與母材相匹配，即等強匹配原則。焊絲ER70S-6焊接時具有良好的電弧穩(wěn)定性和較高的焊縫力學(xué)性能；焊條E7018是鐵粉低氫鉀型優(yōu)質(zhì)碳鋼焊條，焊接性能優(yōu)良，兩種焊材滿足焊接要求。

3 焊接過程及熱處理

3.1 待焊部件準(zhǔn)備

二回路管道管壁較厚，采用“U”型坡口，待焊坡口表面應(yīng)保持光潔平整，坡口表面及其兩側(cè)邊緣的臨近區(qū)域15mm寬度范圍內(nèi)做到清潔、無水、無銹斑、無油脂、裂紋、重皮、坡口破損及任何毛刺等雜物存在，焊前需進(jìn)行100%PT檢驗。

3.2 部件組裝、組對

主給水、主蒸汽管道組對時，要嚴(yán)格控制組對間隙及錯邊量。保證管道內(nèi)壁（根部）齊平，若有錯邊，內(nèi)外錯變量要均勻分配到各個方向。

二回路管道采用與母材同材質(zhì)的定位棒進(jìn)行組對，定位棒的直徑為20-30mm，長度約為30mm。定位棒應(yīng)該沿坡口均勻分布，數(shù)量為4-6個。當(dāng)定位焊焊縫有夾渣、氣孔或裂紋等表面缺陷時，必須清除后移位重焊，定位焊不可損傷母材[2]。

3.3 焊前預(yù)熱

二回路管道采用電阻加熱、熱電偶測溫、溫度控制箱控溫的方式進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱前按照熱處理工藝卡布置好熱電偶，繞好加熱帶或加熱繩，將保溫棉均勻的包裹在加熱帶或加熱繩的上部，并捆扎牢固。加熱帶或加熱繩纏繞時應(yīng)避免重疊。對于5G1T位置，熱電偶的布置應(yīng)一只安放在管道的上方，一只安放在管道的下方；2GT位置，熱電偶應(yīng)對稱分布，熱電偶應(yīng)與坡口緊密相切。加熱區(qū)域為坡口兩側(cè)各至少≥50mm，預(yù)熱溫度為125～200℃，保溫棉寬度應(yīng)至少大于加熱器布置寬度，預(yù)熱至規(guī)定溫度后應(yīng)保持預(yù)熱溫度30min。

3.4 管道焊接

二回路管道焊接時采用氬-電聯(lián)焊工藝，焊接過程中要嚴(yán)格控制層間溫度，同時層間溫度應(yīng)不低于預(yù)熱溫度的下限。多層多道焊應(yīng)將每層焊道接頭錯開10-30mm，焊道銜接處應(yīng)平滑過渡，焊工在焊接過程中應(yīng)檢查各層間焊道的質(zhì)量，對影響焊縫質(zhì)量的焊縫表面熔渣及飛濺物等缺陷予以清除后，方可進(jìn)行下一焊道的焊接[3]。為減小焊接變形，焊接時采用雙人對稱施焊，從兩側(cè)均勻、交替施焊。兩名焊工技能水平應(yīng)相當(dāng)，并注意改變每道的施焊方向。施焊過程中除工藝和檢驗上的要求外，應(yīng)連續(xù)焊接完成。若人為中斷，必須完成氬弧層焊接，并用焊條至少填充一層，使焊縫達(dá)到強度要求。若客觀原因被迫中斷時，應(yīng)采用防止冷裂紋產(chǎn)生的措施。

3.5 焊后熱處理

焊接完成后，如無特殊原因，應(yīng)立即進(jìn)行焊后熱處理，目的是消除焊接接頭及附近區(qū)域的焊接殘余應(yīng)力。與預(yù)熱和后熱相同，焊后熱處理采用電阻加熱法，用溫度控制箱控制溫度，用溫度記錄儀記錄焊后熱處理全過程，測溫點不少于兩點，熱電偶應(yīng)對稱分布，熱電偶應(yīng)與焊縫緊密接觸。

熱處理操作人員嚴(yán)格按照熱處理工藝卡要求進(jìn)行操作，并記錄熱處理工作曲線，觀測熱處理曲線狀況，防止出現(xiàn)意外。由于主給水、主蒸汽管道焊后熱處理周期較長，應(yīng)避免熱處理過程中出現(xiàn)電加熱器的電阻絲熔斷或斷電，應(yīng)加強處理過程中的巡視檢查工作。

4 無損檢驗

二回路管道焊縫表面應(yīng)進(jìn)行打磨，表面質(zhì)量應(yīng)符合相關(guān)驗收標(biāo)準(zhǔn)要求。焊縫目視檢查合格后，對其進(jìn)行100%液體滲透檢驗和100%射線檢驗。由于主蒸汽管道管壁較厚，為減小焊縫返修工作量，焊接至50%時進(jìn)行層間射線檢驗，檢驗合格后繼續(xù)進(jìn)行焊接，焊接完成后對焊縫進(jìn)行100%液體滲透檢驗和100%射線檢驗。

5 結(jié)語

核電廠二回路管道焊接勞動強度大，熱處理時間較長，現(xiàn)場施工環(huán)境較差，工種配合較頻繁，必須從人、機、料、法、環(huán)五方面嚴(yán)格控制，加強施工過程中的質(zhì)量監(jiān)督檢查力度，才能有效的保證二回路管道安裝焊接質(zhì)量。