焊接见证件背弯裂纹原因分析及应对措施

焊接见证件背弯裂纹原因分析及应对措施

庾涛锋 胥文彪

中核工程咨询有限公司 北京 100161

摘要：某核电厂1#机组PTR换料水箱底板边缘板焊接见证件进行背弯实验时，背弯试样焊缝两侧融合线附近产生开裂，判定结果为不合格。本文针对该问题进行原因分析，提出合理有效的解决措施，并深层次进行探索，依据风险管理原理提出应对措施，为避免焊接见证件背弯试验出现裂纹缺陷提供借鉴。

关键词：焊接见证件、背弯实验、裂纹、风险管理

1 概述：

某核电厂1#机组换料水箱底板边缘板焊接使用带垫板单面焊工艺，该焊接工艺已成功使用于其他核电项目，焊接工艺成熟稳定、焊接质量良好。换料水箱底板边缘板依据标准要求制作了焊接见证件，多项破坏性检测均符合要求，但在进行背弯实验时发现试样焊缝两侧融合线附近产生开裂，判定结果为不合格。本文对此问题的原因分析及问题处理情况进行简要描述，重点结合风险管理原理对造成该问题发生的各项环节进行分析，并有针对性的提出应对措施，以避免类似问题重复发生，造成建设工程不必要的损失。

2 背弯实验不合格原因分析及问题处理

2.1原因分析

1#机组PTR换料水箱底板边缘板焊接见证件背弯实验结果不合格问题出现后，参建各单位均给予了高度重视，对影响焊接接头质量的各项因素进行分析，从人、机、料、法、环等各个环节逐项排查，焊工资质满足要求、技能熟练；焊接设备性能良好且在标定期内，与实体焊接使用焊机为同一设备；母材、垫板、焊材质量证明文件及复验数据均满足标准要求；焊接见证件指导书、焊接数据单、管理程序、工作程序等各项施工依据文件均处于受控状态；焊接见证件制作地点、环境温湿度、风速等均符合规范及程序规定。依据排查结果，排除了焊接工艺或试件焊接造成弯曲试验不合格的可能。

同时，对金相试件及背弯不合格试件再次进行观察，并采集数据。金相检测结果确认焊接见证件母材与焊缝熔合良好，根部不存在未焊透、未融合等焊接缺陷；对背弯不合格试件观察发现弯曲试验裂纹位于焊缝和母材熔合线附近，两侧熔合线开裂处间的距离较均匀，经测量两侧开裂起始位置间距约6.86、6.68mm（试件组对间隙为6mm），结合试样开裂的位置，判定产生的开裂是由于在组对过程中母材与垫板之间不可避免存在小的间隙，打底焊时，多余的熔敷金属熔入间隙，背弯试样在机加工时，多余的熔敷金属未加工掉，焊缝背面熔合线处形成应力集中，通过弯曲受力而产生开裂。

2.2 问题处理

原因分析完成后，确定实验不合格的主要原因为试件加工不当造成，结合标准中的相关规定，可以采取的措施有：⑴在原见证件预料上取样进行双倍试验；⑵重新制作见证件并进行全部检验，不合格项进行加倍试验。因某核电厂1#机组焊接见证件预料不足以进行双倍取样试验，故依据实际情况向设计发出澄清，建议采取第二种措施，重新制作焊接见证件。同时开启NCR对此问题的处理过程进行记录，重新制作焊接见证件时增加了试件尺寸，保证了试件长度满足取样及复验需要，并按照标准进行了试验，检测结果满足要求，同时为验证焊缝弯曲性能试验满足要求，增加了两个侧弯实验，试验结果也满足要求，从而验证了焊接工艺的正确性，关闭了该NCR，相关问题的妥善处理为确保了1#机组换料水箱进水节点的实现及后续工程的顺利进行提供了保障。

3 风险管理分析及应对措施

某核电厂1#机组换料水箱底板边缘板焊接见证件相关事宜最终得到了妥善处理，但此问题的出现及问题处理过程也使我们深刻认识到了焊接见证件在核电建设过程中的特殊意义，这就要求我们必须深刻分析工作中存在的不足，并针对这些问题提出合理有效的应对措施，来更好的为核电建设工程提供更优质的服务。

3.1程序内容不完善，标准规范理解不到位

焊接见证件指导书中设置的试件尺寸不合理：见证件尺寸确定时，未考虑可能引起的复验，导致出现不合格情况时，试验件尺寸不能满足复验需要；建议在确定焊接见证件尺寸时应充分考虑因实验不合格原因而进行复验的需要，焊接见证件应有足够的长度，以便满足评定时需要的全部实验、重复实验以及模拟补焊的要求。故建议在制作产品焊接见证件时，尺寸应大于满足评定时需要的全部实验尺寸的两倍。

3.2程序编制不够严谨，过程控制不严格

在程序中增加对试件尺寸、加工精度、加工后检验项目等内容的描述，并编制相关的检验表格，避免出现检验内容不全或依据文件错误问题发生；并在质量计划中增加试件加工检验工序，要求相关责任人在检验理路及质量计划中对检验结果进行签字确认，做到有据可依，有人负责。

3.3标准规范理解不到位，应合理确定产品焊接见证件制作时机

产品焊接见证件作为产品焊缝的一致证据和验证产品焊缝质量的证据，标准规定应与产品焊缝同期制作，如有可能，应设置在产品焊缝的延长段，与产品焊缝同期焊接，并保证在焊接完成后两个月内完成。因底板边缘板施工周期较短，且边缘板施工完成并经无损检验合格后，将在底板上侧继续进行壁板施工，如壁板施工后才发现底板边缘板的焊接见证件采用的焊接工艺不合格，则需对底板和壁板全部进行返工，将对质量、进度、成本等方面造成不可挽回的损失，故要求依据换料水箱及底板边缘板的施工特点，在焊接底板边缘板的同期进行产品焊接见证件的焊接，并尽可能的缩短检验周期。

3.4机加工人员经验不足

对此类带垫板试样的加工，机加工人员无足够经验，也未给与足够的重视，按照普通试件加工；要求机加工人员严格按照工作程序要求及委托要求进行试件的加工并完成自检，确保试件尺寸、粗糙度等均满足要求。

3.5技术人员重视程度不够，检测方法不足

在出具委托时未提出具体的要求，试样加工完成后的检查也未给与特殊要求，重视程序不足；对于带垫板接头委托背弯试件加工时，试样表面不得有划痕和损伤。矩形横截面试样的棱边应倒圆，倒圆半径不超过试样厚度的1/10。棱边倒圆时不应形成影响试验结果的横向毛刺、伤痕或刻痕。

在试件加工完成后，只是简单对尺寸，表面粗糙度进行了检查，未依据带垫板试件的特殊性进行有针对性的检查；不能判定表面垫板是否完全清楚时，可以采用液体渗透、腐蚀等方法辅助判定，以消除因垫板加工不彻底造成弯曲实验不合格的现象。

3.6选用适当的弯曲实验时速率

在弯曲实验时，应采用慢速率，使试件均匀受力，保证弯曲实验受力部位为焊缝熔敷金属，不会因局部受力不均匀造成试件偏移或造成应力集中。初始速度不大于5mm/min，弯曲角度达到90°以后，可以采用不大于15mm/min的加载速度。

4 结论

通过风险分析管理原理分析问题，采取有效地应对措施，后续施工过程焊接见证件制作及检验过程加强控制，采用风险管理办法对各个环节加强管理，完善管理程序和工作程序，明确技术要求并做好技术交底等工作，加大试件加工检验力度，避免了焊接见证件试件焊接、试验机加工过程因人为失误造成试验不合格情况的出现，保证了焊接见证件各个环节更好的处于受控状态，保证了试验的顺利开展，该核电厂后续机组换料水箱、ASG水箱底板边缘板焊接见证件均一次检验合格。希望通过此文的介绍，为后续核电焊接见证件制作及试验提供借鉴作用。

参考文献：

[1] RCC-M S册.压水堆核岛机械设备设计和建造规则.（2000+2002补遗）

[2] 焊接手册[M].北京：机械工业出版社.2008.

[3] 郑日水.焊接产品见证件背弯实验件裂纹原因分析及措施.电焊机.2003