單因素分析法在核電設(shè)備管道典型焊接問(wèn)題處理流程中的應(yīng)用

馬新朝

中國(guó)核電工程有限公司，北京 100840

0 引言

影響核電工程設(shè)備管道及閥門(mén)等部件焊接質(zhì)量的6大因素“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”是綜合性的層次分析，針對(duì)焊接施工的質(zhì)量問(wèn)題，要分層分類(lèi)分析，將每一層面的單一因素提煉出來(lái)，分析影響焊接過(guò)程、檢測(cè)驗(yàn)收各層因素，主要從技術(shù)管理方面進(jìn)行典型焊接質(zhì)量問(wèn)題分析和處理。焊接質(zhì)量問(wèn)題包括焊接過(guò)程中出現(xiàn)的各類(lèi)缺陷，如裂紋、未熔合、未焊透、氣孔、夾渣、燒穿、凹坑、咬邊等表面缺陷，焊接變形、形變、扭曲變形、波浪變形等質(zhì)量問(wèn)題，驗(yàn)收過(guò)程中存在標(biāo)準(zhǔn)不一致、產(chǎn)品焊縫的技術(shù)指標(biāo)不合格、不符合項(xiàng)（NCR）分類(lèi)不清楚、人因因素失誤等［1-4］。

單因素分析法是指各種影響焊接質(zhì)量控制因素及變量在一個(gè)因素固定下對(duì)其他因素進(jìn)行逐個(gè)輪換分析，以找出影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素的分析方法，它聚焦某單一質(zhì)量問(wèn)題/焊接缺陷，從本質(zhì)形成機(jī)理方面對(duì)影響因素進(jìn)行有效分析從而進(jìn)行控制的方法，應(yīng)用此法分析焊接施工中的質(zhì)量問(wèn)題，可簡(jiǎn)化程序、切中要害，把復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，有助于提升分析效果并分析處理其關(guān)聯(lián)因素。如對(duì)焊接氣孔的單因素分析，控制熔池的形成大小、成形時(shí)間，導(dǎo)致氣孔產(chǎn)生的焊材因素如焊材的烘干及清潔情況、保護(hù)區(qū)建立、焊接環(huán)境影響、預(yù)熱、焊后消氫熱處理等措施，針對(duì)性分析氣孔的性質(zhì)及其機(jī)理，單因素分析法適用于典型焊接接頭及結(jié)構(gòu)，特別是對(duì)薄壁構(gòu)件、管道焊接接頭、管道閥門(mén)焊接缺陷的產(chǎn)生原因分析，可以突出重點(diǎn)及關(guān)鍵線(xiàn)路，對(duì)癥下藥，分析過(guò)程可結(jié)合頭腦風(fēng)暴等分層分類(lèi)法，充分發(fā)揮專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的思維能力，有效提出解決問(wèn)題的措施，從而保證焊接質(zhì)量。

核電設(shè)備中典型的焊接結(jié)構(gòu)有CRDM控制棒Ω環(huán)、薄壁不銹鋼覆面板、異形雙曲面板、特種閥門(mén)與管嘴的接口等。這些核安全相關(guān)的結(jié)構(gòu)件及管道閥門(mén)接頭的焊接質(zhì)量問(wèn)題均是核安全局監(jiān)督管理、審查的重點(diǎn)。

1 典型焊接結(jié)構(gòu)件的焊接質(zhì)量問(wèn)題

核電工程設(shè)備的薄壁構(gòu)件主要是δ≤4 mm構(gòu)件的各類(lèi)重要結(jié)構(gòu)，如CRDM控制棒Ω環(huán)、不銹鋼覆面、δ≤2 mm的薄壁不銹鋼管，以及在薄壁件上焊接相應(yīng)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。焊接過(guò)程中容易出現(xiàn)波浪變形、熱變形、收縮變形及彎曲變形，尤其是Ω環(huán)的焊接及水壓試驗(yàn)后PT缺陷顯示的處理［5-8］，解決這些構(gòu)件質(zhì)量缺陷特別困難，處理不恰當(dāng)會(huì)對(duì)后續(xù)核設(shè)施的安全運(yùn)行造成不良影響，甚至要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)論證，因此，單因素分析方法可切中要害，找準(zhǔn)問(wèn)題所在，從而優(yōu)化此類(lèi)構(gòu)件的控制流程。

1.1 典型薄壁構(gòu)件的焊接變形

控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)耐壓殼及熱電偶柱陰法蘭在反應(yīng)堆壓力容器管座上的焊接易發(fā)生焊接形變。

圖1 Ω焊縫上下環(huán)零件Fig.1 Ω Weld joint upper and lower ring parts

薄壁構(gòu)件的焊接質(zhì)量缺陷：某核電工程5#機(jī)組CRDM K2焊縫焊接過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)自動(dòng)焊機(jī)控制柜上顯示電流與焊前參數(shù)設(shè)定值不一致：焊機(jī)設(shè)置電流參數(shù)峰值100 A，基值45 A；實(shí)際輸出電流峰值117～122 A，基值82 A。焊接完成后，測(cè)量最終焊縫寬度（11.61 mm、11.45 mm、11.89 mm、11.38 mm）即焊縫超寬3.89 mm，焊縫尾部存在3 mm弧坑，如圖2所示。

圖2 K2焊縫的弧坑Fig.2 Arc crater of K2 weld seam

應(yīng)用單因素對(duì)質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行分層分析：焊接弧坑，電流變化引起的焊縫超寬及焊接變形形變問(wèn)題?；】拥漠a(chǎn)生原因：收弧時(shí)停頓時(shí)間過(guò)短、電流突變變大影響，弧坑經(jīng)金相砂紙表面打磨可消除；變形及超寬的產(chǎn)生原因是電流變大引起，需要對(duì)此質(zhì)量缺陷按照單因素輪換分析，并及時(shí)處理焊縫超寬及形變。

對(duì)Ω焊接設(shè)備焊接電流偏差為22 A，基值電流偏37 A的設(shè)備電流變大的原因分析，單因素提煉分析了以下各類(lèi)因素：焊槍、機(jī)頭的跳動(dòng)、定位精度、軸徑向可調(diào)范圍、機(jī)頭旋轉(zhuǎn)圓直徑等數(shù)據(jù)，分析接線(xiàn)情況的可靠性；對(duì)上述因素均進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)檢查排查，對(duì)產(chǎn)品性能參數(shù)測(cè)試報(bào)告進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，排除現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的性能缺陷問(wèn)題；在現(xiàn)場(chǎng)將焊接接地線(xiàn)和接地電纜線(xiàn)盤(pán)繞情況進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)檢查，減少電流輸出線(xiàn)和接地線(xiàn)長(zhǎng)度、減小壓降的影響，同時(shí)，對(duì)此因素用鉗型電流表進(jìn)行實(shí)測(cè)檢查，驗(yàn)證結(jié)果合格；對(duì)電源的穩(wěn)定性也進(jìn)行了預(yù)防性整改，實(shí)施專(zhuān)項(xiàng)穩(wěn)定電源焊接CRDM，防止電壓波動(dòng)引起電流波動(dòng)。這些因素的分析結(jié)果表明，現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備性能處于正常狀態(tài)。

焊接過(guò)程電流變化因素分析：重點(diǎn)分析數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及焊接熔池的形成過(guò)程。高頻引弧瞬間，電流通過(guò)電纜線(xiàn)圈時(shí)產(chǎn)生的不規(guī)則電感效應(yīng)干擾了焊接電源電流采集系統(tǒng)信號(hào)，使系統(tǒng)出現(xiàn)誤判，控制系統(tǒng)波動(dòng)引起了電流變化，致使最終焊機(jī)的實(shí)際輸出電流偏離設(shè)定數(shù)據(jù)。對(duì)此分析結(jié)果，更換新的電流采集系統(tǒng)元件，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)模擬焊接，性能可靠，不再發(fā)生電流干擾及突變現(xiàn)象。

1.2 廠供管道閥門(mén)等材料的焊接質(zhì)量問(wèn)題處理

設(shè)備供應(yīng)商所供管道、設(shè)備等材料大多是鑄、鍛件等，在焊接過(guò)程中容易產(chǎn)生缺陷及異常問(wèn)題，如制造與安裝焊接標(biāo)準(zhǔn)不一致時(shí)對(duì)縮孔、疏松、夾渣、夾雜、氣孔等缺陷的處理，焊接熱影響區(qū)缺陷和性能的判定及分析等問(wèn)題，這些設(shè)備缺陷在與工藝管道焊接時(shí)往往會(huì)直接反映在焊縫的RT底片上，處理時(shí)因工藝評(píng)定覆蓋不足、焊工資質(zhì)符合問(wèn)題，困難重重。

1.2.1 除氧器疏水閥焊接的典型問(wèn)題

某核電機(jī)組6號(hào)機(jī)組ADG系統(tǒng)五抽至除氧器疏水閥2ADG011VV管道規(guī)格為88.9×5.49 mm，材質(zhì)SA-335P22，閥門(mén)材質(zhì)WC9，設(shè)計(jì)壓力1.4 MPa，試驗(yàn)壓力2.1 MPa，閥門(mén)兩側(cè)焊口為A1347、A1348。焊接完成后發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)流向與圖紙流向不一致，開(kāi)啟NCR處理，切割調(diào)整閥門(mén)方向后采用原工藝焊接，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)RT，進(jìn)口側(cè)A1347焊接接頭存在5 mm的條形超標(biāo)缺陷，返修完成后，經(jīng)過(guò)焊后熱處理，發(fā)現(xiàn)閥門(mén)進(jìn)口側(cè)A1347接頭和出口側(cè)A1348接頭的硬度不合格，母材偏低，焊縫偏高。焊接、熱處理工藝及檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1～表3。

表1 除氧器疏水閥焊接工藝Table 1 Welding process of deaerator drain valve

表2 熱處理工藝（遠(yuǎn)紅外加熱）Table 2 Heat treatment process of deaerator drain valve

表3 檢測(cè)結(jié)果Table 3 Detection result

對(duì)缺陷的原因采取單因素分析，主要原因是閥門(mén)系統(tǒng)安裝反向的錯(cuò)誤，焊接接頭內(nèi)部條形超標(biāo)缺陷，熱影響區(qū)、焊縫區(qū)硬度不合格。根據(jù)原因分析和處理措施的難易程度發(fā)現(xiàn)：調(diào)整閥門(mén)方向、返修5 mm的超標(biāo)條形缺陷是切口及挖鑿后返修就可解決的問(wèn)題，單因素輪換解決熱影響區(qū)硬度偏低和焊縫區(qū)硬度偏高的原因是根本所在。

1.2.2 電動(dòng)平行閘閥（W型）的焊接接頭

EAS系統(tǒng)管線(xiàn)（Z2CN18-10，14"×4.68 mm）接2EAS008VB閥門(mén)（Z3CND19-10M，14"×4.78 mm）的M11焊口RT檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)2EAS008VB閥門(mén)側(cè)“焊縫熱影響區(qū)”存在5條30 mm裂紋，此問(wèn)題發(fā)現(xiàn)后，焊接技術(shù)人員高度重視，采取單因素分析，從裂紋的產(chǎn)生機(jī)理方面（拘束度、材料的H含量、焊接線(xiàn)能量三大方面）進(jìn)行系統(tǒng)地分析：核實(shí)核級(jí)焊材、特別是控氫元素的標(biāo)準(zhǔn)符合情況；對(duì)管道閥門(mén)的焊接拘束及應(yīng)力情況（嚴(yán)格組對(duì)焊接坡口及間隙，未強(qiáng)力組對(duì)裝配）；焊接工藝熱輸入量（軟規(guī)范）進(jìn)行了系統(tǒng)分析，并對(duì)焊接熔池的形成、焊接工藝過(guò)程均進(jìn)行了梳理，未違規(guī)跨接地焊接、閥門(mén)的開(kāi)啟關(guān)閉情況符合，且管口在自由狀態(tài)執(zhí)行應(yīng)力驅(qū)逐法［9］焊接，熄弧時(shí)采取延遲熄弧、釋放應(yīng)力，焊接成型進(jìn)行了專(zhuān)項(xiàng)檢查，結(jié)果正常。

對(duì)材料檢驗(yàn)復(fù)驗(yàn)及驗(yàn)收、現(xiàn)場(chǎng)焊接及無(wú)損檢測(cè)等過(guò)程所涉及的因素均逐一分析，確認(rèn)無(wú)誤后，對(duì)閥門(mén)制造廠的竣工監(jiān)造文件進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)審查和監(jiān)造過(guò)程分析：分析了閥門(mén)的制造工藝鏈，對(duì)質(zhì)量計(jì)劃的各個(gè)環(huán)節(jié)及其影響因素進(jìn)行了審查，分析，審查RT底片的特征并對(duì)照現(xiàn)場(chǎng)RT底片后，確認(rèn)該缺陷是閥門(mén)的鑄造缺陷。因此，針對(duì)性開(kāi)發(fā)和制定了防止鑄件裂紋擴(kuò)散的焊接措施，對(duì)裂紋進(jìn)行逐層PT打磨挖除，采取延遲熄弧的GTAW焊接方法（ER316L、2.0 mm焊絲，I=60～120 A，保護(hù)氣體：高純氬Ar≥99.997%，正面充氬流量9～25 L/min，背部氬流量11～25 L/min），完成了返修焊接，結(jié)果合格，單因素分析方法處理問(wèn)題的效果顯著。

1.3 針對(duì)薄弱不銹鋼小管的焊接

在AL子項(xiàng)（廠區(qū)試驗(yàn)室），結(jié)合各個(gè)核電廠的試驗(yàn)室運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)反饋后，對(duì)全部的可燃性氣體（氫氣管等）的連接均改為焊接形式。因此，對(duì)于薄壁不銹鋼氣體管道，應(yīng)進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，實(shí)施手工或自動(dòng)焊接，應(yīng)用單因素分析法，采用焊接會(huì)出現(xiàn)焊縫余高超高、燒穿、成形不良等焊接缺陷。同時(shí)根據(jù)核電工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)于厚度δ≤1 mm的薄壁不銹鋼管道，可采用非填充續(xù)絲熔化焊、自熔自動(dòng)焊和熔化填充續(xù)絲焊三種焊法進(jìn)行焊接；為保證熔透且不燒穿，優(yōu)質(zhì)焊接工藝是關(guān)鍵控制因素。

焊接的重點(diǎn)因素是選擇好合適的焊接電流防止燒穿和成形不良，保證熔透并成型良好，經(jīng)單因素輪換分析工藝評(píng)定（輪換焊接電流、焊接電壓及焊接速度三個(gè)主要焊接工藝參數(shù)），得出了適用于9.53 mm×0.89 mm的304L不銹鋼氣體管道的焊接工藝。采用非填絲GTAW熔化焊，直流正接，焊接電流12～25 A，熔化焊接I型對(duì)接坡口，得到完美的焊接接頭：焊后100%PT及RT，Ⅰ級(jí)合格，力學(xué)性能滿(mǎn)足“Rm≥485 MPa，面彎及背彎后均滿(mǎn)足不得有單條長(zhǎng)度大于3 mm的開(kāi)口缺陷”。

2 處理程序和方法

對(duì)工程焊接過(guò)程中出現(xiàn)的各類(lèi)質(zhì)量問(wèn)題，分清異?，F(xiàn)象、質(zhì)量缺陷及不符合項(xiàng)，根據(jù)單因素分析的根本原因，制定具體可行的處理措施后，按照處理時(shí)的難易程度分為表面缺陷處理、CR澄清處理、不符合項(xiàng)管理程序處理、建造事件管理流程處理和驗(yàn)證。

2.1 表面缺陷處理

設(shè)備、閥門(mén)、管道等構(gòu)件的焊接表面缺陷可采取有限打磨及修磨，其打磨修磨深度h≤0.5 mm與壁厚的5%δ（δ為焊件厚度），且該表面準(zhǔn)備工藝不是一種修補(bǔ)操作［10］。打磨后需進(jìn)行有效厚度測(cè)量，按管壁厚減薄設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)的原則處理。

2.2 CR澄清處理

根據(jù)單因素分析得到的根本原因，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)分析焊接及檢測(cè)的條件，對(duì)焊接與檢測(cè)方法不一致現(xiàn)象、適用情況不確定、設(shè)備閥門(mén)制造與安裝焊接標(biāo)準(zhǔn)不一致的情況，必須由設(shè)計(jì)方面進(jìn)行適當(dāng)?shù)某吻?，以便提出相?yīng)的解決辦法。如對(duì)焊接位置操作困難、技術(shù)文件要求不清楚的部位如支承件與管道的全熔透焊接方法由SMAW替換為GTAW，RT難以操作或受條件制約的部位改為逐層PT方法、相控陣UT等，以保證焊接質(zhì)量，減少焊接缺陷。

對(duì)于檢測(cè)所發(fā)現(xiàn)缺陷的處理及評(píng)定區(qū)域評(píng)判不確定的問(wèn)題，可以技術(shù)澄清，由專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員明確焊縫及熱影響區(qū)的檢測(cè)范圍，做到與標(biāo)準(zhǔn)的要求相一致，更適于現(xiàn)場(chǎng)管理和焊接操作。如HAZ范圍通常情況為B=30%δ（δ為等效工件厚度），最大為20 mm，最小為10 mm；對(duì)此評(píng)定范圍與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行澄清，“射線(xiàn)檢測(cè)及手工超聲波檢測(cè)：焊接區(qū)和補(bǔ)焊區(qū)為焊縫熔敷金屬及10 mm范圍內(nèi)的鄰近母材熱影響區(qū)。液體滲透檢測(cè)：焊接區(qū)和補(bǔ)焊區(qū)為焊縫熔敷金屬及15 mm范圍內(nèi)的鄰近母材熱影響區(qū)，防泄漏密封焊縫檢驗(yàn)區(qū)為焊縫熔敷金屬及5 mm范圍內(nèi)的鄰近母材熱影響區(qū)；支承件與容器或管道間的連接焊縫的被檢驗(yàn)區(qū)為焊縫熔敷金屬及10 mm范圍內(nèi)的鄰近母材熱影響區(qū)”，澄清后可有效評(píng)定焊接后對(duì)缺陷的評(píng)判，焊縫嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)安裝標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)母材區(qū)域的缺陷按制造標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)判，做好缺陷記錄，以便后續(xù)的役前檢測(cè)及運(yùn)行評(píng)估。

2.3 不符合項(xiàng)管理程序處理

焊接缺陷可進(jìn)行二次返修，單因素分析可抓住其產(chǎn)生原因，返修時(shí)做好防止再次發(fā)生缺陷的措施，按照原工藝返修即可；第三次返修須制定專(zhuān)項(xiàng)施工方案開(kāi)啟NCR處理，專(zhuān)項(xiàng)施工方案中須要應(yīng)用單因素分析法分析缺陷產(chǎn)生的根本原因。

如針對(duì)ADG系統(tǒng)閥門(mén)流向安裝錯(cuò)誤問(wèn)題，開(kāi)啟不符合項(xiàng)，制定的處理意見(jiàn)如下：將6M2ADG011 VV閥門(mén)兩側(cè)焊口A1347和A1348割除，按照?qǐng)D紙調(diào)整閥門(mén)方向后重新焊接；割口后重新焊接，經(jīng)24 h后RT焊口合格，硬度檢測(cè)發(fā)現(xiàn)焊縫熱處理后硬度偏高最大值311 HB（焊縫硬度≤270 HB），母材硬度偏低最大值108 HB（125～180 HB）。

影響硬度不合格的關(guān)鍵因素分析：熱處理過(guò)程的各類(lèi)因素分析；加熱帶未有效覆蓋焊縫區(qū)域且接觸不良；當(dāng)熱電偶測(cè)溫端頭接觸部位偏離焊縫（靠近母材側(cè)），導(dǎo)致處理過(guò)程中加熱部位焊縫部位未進(jìn)行徹底處理；熱偶偏向母材側(cè)導(dǎo)致母材硬度偏低；電加熱部位集中在焊縫鄰近母材側(cè)，且硬度檢驗(yàn)時(shí)母材表面2次熱處理后的表面碳化層未打磨干凈，在硬度檢測(cè)時(shí)產(chǎn)生誤差累積，導(dǎo)致結(jié)果不合格。

對(duì)硬度不合格的處理措施：對(duì)焊縫硬度偏大進(jìn)行再次焊后回火熱處理，工藝如表1示，熱處理后對(duì)焊縫表面和母材（鄰近焊縫）進(jìn)行打磨并露出金屬光澤，使便攜式硬度計(jì)端部與金屬表面有效貼合，以進(jìn)行組織細(xì)化，降低硬度；熱處理后進(jìn)行硬度檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)焊縫硬度最大為240 HB，母材硬度最大為145 HB，結(jié)果合格；對(duì)管道母材熱影響區(qū)的局部淬火熱處理，工藝如下：用2把氣焊槍對(duì)HAZ 150 mm范圍內(nèi)對(duì)稱(chēng)均勻烘烤加熱，熱源中心離開(kāi)焊縫中心30 mm，紅外線(xiàn)測(cè)量區(qū)域溫度，范圍在475～525 ℃間，持續(xù)保溫30～60 s，0～5 ℃冷水毛巾裹冷，降至室溫，經(jīng)測(cè)量結(jié)果合格。再次對(duì)該兩道焊口焊接完成后對(duì)該焊縫進(jìn)行表面滲透檢驗(yàn)、光譜檢驗(yàn)、RT，均評(píng)定I級(jí)合格，硬度檢驗(yàn)合格。

優(yōu)化管道的焊接熱處理工藝，補(bǔ)充閥門(mén)焊后熱處理工藝規(guī)程，增加3次以上的工藝技術(shù)要求，特別是針對(duì)焊縫及母材焊后熱處理硬度不合格所采取的技術(shù)管理措施。

2.4 專(zhuān)家審評(píng)、評(píng)估和處理

采取專(zhuān)家審評(píng)、評(píng)估及專(zhuān)項(xiàng)處理是對(duì)于建造事件（凡是建造事件均含有NCR報(bào)告，NCR不一定是建造事件）、重大焊接缺陷/質(zhì)量問(wèn)題所采取的必要措施，需組織專(zhuān)家評(píng)審并尋求專(zhuān)業(yè)技術(shù)支持機(jī)構(gòu)進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)處理。

2.4.1 專(zhuān)項(xiàng)施工方案

針對(duì)重要構(gòu)件缺陷、質(zhì)量問(wèn)題、NCR的處理需編制專(zhuān)項(xiàng)施工方案，對(duì)該方案要進(jìn)行專(zhuān)家審評(píng)，著重對(duì)缺陷的產(chǎn)生根本原因進(jìn)行單因素逐項(xiàng)分析、操作的適用性及正確性、影響焊接質(zhì)量的影響因素及工藝措施進(jìn)行審查，應(yīng)力及變形的影響，焊接工藝評(píng)定的有效、覆蓋情況，焊接工藝規(guī)程的正確性，檢測(cè)方法可達(dá)情況，能準(zhǔn)確指導(dǎo)缺陷問(wèn)題的處理。

2.4.2 專(zhuān)業(yè)評(píng)估及處理

如針對(duì)K2 Ω環(huán)的焊接電流引起的變形問(wèn)題，由設(shè)計(jì)院進(jìn)行單因因素專(zhuān)家論證評(píng)估：一是焊接工藝的有效性；二形變及超寬的模擬代表性，三處理該形變的方法和措施。設(shè)計(jì)院根據(jù)焊接工藝評(píng)定的主要因素、次要因素、補(bǔ)加因素，焊接工藝評(píng)定規(guī)則等單因因素進(jìn)行分析，分析焊接工藝的合格情況，即焊接電流偏差分析是否合格的問(wèn)題：焊接電流偏為22 A，基值電流偏37 A，此電流偏差均小于50 A，按照工藝評(píng)定原理和規(guī)則，電流偏差小于50 A，原工藝評(píng)定有效；同時(shí)，在此有效評(píng)估的基礎(chǔ)上，做好了模擬試驗(yàn)件，對(duì)模擬件取樣檢測(cè)，機(jī)械性能及化學(xué)成分、晶相組織均進(jìn)行了分析，結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)要求，焊接工藝評(píng)定進(jìn)一步得到了有效驗(yàn)證；超寬3.89 mm的可用情況評(píng)估，符合總裝配圖紙的公差，可以接受。

模擬件的代表性評(píng)估：在施工人員、環(huán)境、工藝、材料、設(shè)備（操作人員與設(shè)備的適用性）等方面基本一致的情況下進(jìn)行K2焊縫模擬驗(yàn)證試件焊接，可以模擬出穩(wěn)定的焊縫成型（寬度超寬、余高低）；模擬驗(yàn)證試件焊縫可以反映K2焊縫的成型情況和焊接質(zhì)量。

對(duì)局部超寬的形變使用情況、安裝方便程度的評(píng)估：在下部Ω焊縫區(qū)域表面施加一個(gè)壓緊力，來(lái)緩解和降低金屬內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展；同時(shí)采用石墨密封環(huán)，石墨密封環(huán)被壓縮后緊緊覆蓋在下部Ω焊縫區(qū)域表面和周邊母材區(qū)域，從而防止下部Ω焊縫泄漏，在建安階段安裝操作較簡(jiǎn)單。因此，采用CSCA預(yù)防性?shī)A具進(jìn)行維修的方法［5］處理是可行的方法。

機(jī)械夾具（CSCA）包括底座、上板、密封夾板、石墨環(huán)、螺桿、螺栓以及墊片等，結(jié)構(gòu)如圖3所示。機(jī)械夾具（CSCA）在安裝中施加壓應(yīng)力在下部Ω焊縫區(qū)域，經(jīng)國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家評(píng)估分析，下部Ω焊縫區(qū)域主要的降質(zhì)機(jī)理為應(yīng)力腐蝕裂紋，該缺陷主要是由于內(nèi)部的拉應(yīng)力而導(dǎo)致，機(jī)械夾具（CSCA）施加的壓應(yīng)力與拉應(yīng)力方向相反，可以有效減緩或降低缺陷的產(chǎn)生和擴(kuò)展。

圖3 機(jī)械夾具（CSCA）結(jié)構(gòu)示意Fig.3 Mechanical Fixture （CSCA） Structure

3 結(jié)論

采用單因素分析質(zhì)量缺陷，要對(duì)影響質(zhì)量的“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”6大方面分層分類(lèi)分析，主要分析缺陷、質(zhì)量的不合格問(wèn)題所產(chǎn)生的根本原因和產(chǎn)生機(jī)理，簡(jiǎn)化影響因素分層，不簡(jiǎn)單地歸結(jié)為人因失誤因素，從而為有效制定整改工藝措施提供方法。通過(guò)對(duì)典型的管道、閥門(mén)焊接接頭缺陷/質(zhì)量問(wèn)題的單因素原因分析，能準(zhǔn)確分析缺陷產(chǎn)生的根本原因并制定正確有效的處理方法，可以推廣應(yīng)用。

單因素分析也不是孤立的分析方法，只是側(cè)重于產(chǎn)生缺陷及質(zhì)量問(wèn)題的根本原因，在分析缺陷產(chǎn)生的根本原因同時(shí)，考慮相關(guān)聯(lián)的質(zhì)量影響因素，包括其間接及誘導(dǎo)原因，如焊接線(xiàn)能量過(guò)大引起的焊件燒穿、波浪扭曲變形時(shí)的焊接電壓與焊接速度的相關(guān)聯(lián)因素等。