核电站大口径不锈钢薄壁管焊接质量控制

核电站大口径不锈钢薄壁管焊接质量控制

吕剑

广东拓奇电力技术发展有限公司广东省广州市510663

摘要：现阶段，随着现代化建设的发展，我国的科学技术的发展也越来越完善。大口径（6″及以上）不锈钢薄壁管道广泛用于核电站辅助系统，壁厚大多为3.05~4.78mm。根据RCC-M2000+2002补遗S7436规范要求，打底焊至5mm前，背部需建立并维持良好的氩气室以保护焊缝背部，避免焊接时氧化、发渣。在核电维修中，由于管道管径大且管道内有残水、风压等，导致氩气保护效果差，因管道的管壁较薄容易出现变形和错边、打底焊接易出现缺陷等原因，导致薄壁不锈钢在役维修焊接过程中常出现焊缝无损检测不合格，从而导致耽误大修关键路径的情况。因此，针对大口径不锈钢薄壁管焊接的技术特点，制定有效的质量控制手段，确保焊接质量，保障核电机组的安全可靠运行。

关键词：核电站大口径；不锈钢薄壁管；焊接质量控制

引言

不锈钢薄壁管道广泛用于核电站辅助管道系统，是在役核电维修中的重要项目，其焊接质量直接影响核电的运行质量。在役核电站维修中对于大口径不锈钢薄壁管道的焊接存在充氩困难、管道变形、根部氧化等问题。重点论述了通过氩气室的选择和效果验证、使用合适的管道组对方法和采用合适的焊接方法和工艺参数，以及焊接过程中的关键点验证，能够确保大口径不锈钢薄壁管的焊接质量，并在中广核多个电站机组大修中得到应用，具有良好的适用性。

1大口径薄壁不锈钢管道在役焊接难点

1.1充氩

对于大口径薄壁不锈钢管道焊接，充氩效果的好坏直接影响焊接质量，而充氩效果受氩气室的布置、系统压力、充氩点、潮气等多种因素影响。由于大口径薄壁不锈钢管道的氩气室的空间大，所需充氩时间长，而氩气内腔越大，充氩保护效果越不明显，尤其是在相连管线复杂的情况下，系统可能存在的负压/正压等情况均会导致氩气室难以建立并长期维持稳定；另外在核电维修过程中，受制于系统运行条件，运行后管道中可能存在残水，充氩及排气点的选择也是充氩效果的制约因素之一；充氩效果不佳时，焊接过程中易出现背部发渣、未熔合、未焊透等缺陷，从而直接影响焊接质量。

1.2打底焊接

大口径薄壁不锈钢管道仰焊部位打底焊接时，受重力影响熔池易下坠产生焊缝内凹缺陷，焊工需对送丝位置、送丝角度、送丝量及焊接电流等进行良好匹配，如何进行恰当的操作是保证焊接质量的重要因素。在核电维修中大口径管道的焊接缺陷大部分出现在打底焊缝中，如何确保打底焊缝的质量是整个焊接质量的关键。

1.3组对

大口径薄壁不锈钢管道经过多次切割、焊接后易出现变形，从而导致组对时易存在错边情况；在错边情况下组对后进行打底焊接，焊接难度较大，易出现未熔合、未焊透等缺陷，如何避免组对错边对焊接的影响是大口径管道焊接的难点之一。

2优化措施分析

2.1焊接过程控制

1.合理的焊接顺序合理的焊接顺序可以使每条焊缝尽可能的自由伸缩，从而提高焊接质量。比如：收缩量大的应先焊，工作受力最大的应先焊。以密封环为例，就必须采取分段焊，才能使焊缝的变形最小。2.合理的选择焊接方法和焊接参数各种焊接方法的热输入不同，产生的焊接变形，和适用范围不同，用CO2气体保护焊焊接中厚板时比用气焊和焊条电弧焊要好。薄的板可以用钨极脉冲氩弧焊、激光焊等焊接方法。电子束焊的焊缝很窄，变形很小，适用于一般经精加工的焊件。

2.2焊工管理

焊工是焊接的直接参与者，焊接质量的好坏由焊工技能的直接决定，做好焊工管理是焊接质量保证的最根本的保证。1.配备焊接专家及焊接教练在建设前期集中进行焊接技能培训名师出高徒，只有高技能的焊接人才对焊工进行培训才能使焊工技能达到核电站的焊接質量要求。焊接教练可以把自己的经验传授给学员，可以让学员提前知道现场的焊接情况，让学员更好的掌握现场所需要的技能，少走弯路，更好的实现焊接质量。2.模拟现场施工环境，提前进行焊接练习在核电站的现场焊接与在培训车间焊接焊接还是有很大区别。一个管对接，因为焊接位置的原因，就使得焊接难度成几何倍数增加。在现场焊接时经常遇到因为墙壁原因而导致无法看到另一面的管子，如果盲焊，就会因为无法看到熔池而导致焊接质量无法保证，此时就必须使用镜子，通过镜子观察熔池而完成焊接，这项技能对焊工要求极高，必须通过大量的练习达到焊接质量的要求。在现场还会用左手右手，左右开弓才能焊接的情况，所以模拟现场环境进行焊接就非常有必要。

2.3氩气进气点排气点选择原则

由于氩气密度大于空气，在合理的背部充氩保护气流下，氩气首先会在氩气室内较低位置沉积。随着时间的增加，氩气层将逐渐升高，直至将空气层排尽。通常进气点的选择要求为：（1）进气点距焊缝位置越近越好；（2）进气点应优先选择在低于焊缝的位置。如果在现场此条件无法满足，进气点至少应与焊缝在同一高度，避免出现进气点位置高于焊缝的情况；（3）背部充氩保护前，需测试进气点充气效果，确认进气路径通畅、管线中无残水。排气点的选择要求为：（1）排气点应对空排放，避免出现氩气憋压的情况；（2）排气点的位置高于焊缝位置；（3）排除导致排气点、进气点、焊缝之间存在压差的一切可能因素。

2.4焊接

根据核电站对于大口径不锈钢薄壁管道的现场焊接的良好实践，应尽可能采用分段对称焊的焊接方法来防止焊接变形和偏移，焊接操作必须遵守焊接数据包中规定的焊接参数和其有效范围，其他注意事项如下：（1）正式焊接前焊工应根据焊接工艺数据单逐一核实焊接参数，包括：焊接电流、氩气流量、组对间隙等。（2）焊接时禁止在坡口以外的母材上引弧，一旦出现这种情况，必须磨除引弧伤斑，必要时进行渗透检查。（3）焊接操作必须遵守焊接数据包中规定的焊接参数和有效范围，对于薄壁管道应尽量使用工艺卡参数下限的电流，特别注意检查层间温度（层间温度应符合工艺数据单要求）。（4）对于背面封底焊的焊缝，当第一道焊接完成后应进行彻底清根；避免背面焊道产生夹渣、未熔合或未焊透等缺陷。清根结束后其余焊道应交替焊接。（5）每焊完一道焊缝应进行外观检查，磨除影响下一道焊接的任何缺陷。（6）焊接完成后，必须对焊缝厚度和焊缝根部进行外观检查，检查合格后，再修磨对后续检查有不利影响的表面缺陷，如焊瘤、飞溅、咬边、表面成形不良等。

结语

在核电站安装和检修过程中涉及大量大口径不锈钢薄壁管道焊接，根据系统的状态不同，面临的客观因素不同，在中广核多基地大修实践中，从人、机、料、法、环等方面综合考虑，在充氩、组对、焊接3个过程中仔细梳理制约因素，并制定应对措施，进行关键点验证，能够有效地控制焊接质量；并在RCP管道更换和BOSS焊缝缺陷处理项目等中广核多个核电机组不锈钢管道焊接项目中得到了有效验证。

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