核電凝汽器鈦焊管采購(gòu)及驗(yàn)收要點(diǎn)分析

冉正高，單世超，李慶華

（中廣核工程有限公司，廣東深圳518124）

核電凝汽器鈦焊管采購(gòu)及驗(yàn)收要點(diǎn)分析

冉正高，單世超，李慶華

（中廣核工程有限公司，廣東深圳518124）

結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)核電凝汽器鈦焊管的采購(gòu)要求及驗(yàn)收要點(diǎn)進(jìn)行了分析。通過分析采購(gòu)鈦焊管時(shí)所遇到的問題，提出了若干質(zhì)量控制要求和建議，可為國(guó)內(nèi)鈦焊管標(biāo)準(zhǔn)的制定及鈦焊管的國(guó)產(chǎn)化制造提供參考。

：核電；凝汽器；鈦管；焊接；采購(gòu)；驗(yàn)收；質(zhì)量控制；標(biāo)準(zhǔn)

0 概 述

鈦焊管憑借優(yōu)異的耐腐蝕、抗沖刷、高強(qiáng)度、比重輕和良好的綜合機(jī)械性能，已在沿海核電站中被廣泛采用［1］。目前，國(guó)內(nèi)百萬千瓦核電站凝汽器常采用Gr.2（TA2）鈦焊管作為換熱管。鈦焊管的采購(gòu)要求及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，主要參考了標(biāo)準(zhǔn)ASMESB338 -2010（冷凝器和熱交換器用無縫和焊接的鈦和鈦合金管子）。

現(xiàn)結(jié)合國(guó)內(nèi)鈦焊管的選材標(biāo)準(zhǔn)和驗(yàn)收的實(shí)際情況，對(duì)ASMESB338-2010標(biāo)準(zhǔn)及鈦焊管采購(gòu)及驗(yàn)收過程中容易忽視的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，并提出相關(guān)措施及建議。

1 預(yù)制批的必要性及規(guī)模

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)核電項(xiàng)目尚未采用國(guó)產(chǎn)鈦焊管的根本原因，是國(guó)內(nèi)制造廠的能力及核電鈦焊管的質(zhì)量未得到充分驗(yàn)證，無應(yīng)用業(yè)績(jī)。為驗(yàn)證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性及可靠性，國(guó)內(nèi)潛在制造廠有必要按照正式產(chǎn)品的采購(gòu)及驗(yàn)收要求，預(yù)制小批量的鈦焊管并進(jìn)行取樣檢測(cè)，即需首先進(jìn)行預(yù)制批的生產(chǎn)和檢驗(yàn)。

預(yù)制批的生產(chǎn)規(guī)模如果太小，無法充分體現(xiàn)產(chǎn)品穩(wěn)定性，太大則給制造廠帶來較大經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。綜合考慮各方因素，建議預(yù)制批的生產(chǎn)數(shù)量不少于3個(gè)爐批號(hào)。結(jié)合RCC-M中關(guān)于熱交換器預(yù)制批的相關(guān)規(guī)定，對(duì)不同規(guī)格的鈦焊管，按采購(gòu)數(shù)量確定分配比例，但每種規(guī)格鈦焊管其預(yù)制批數(shù)量不得少于50根［2］。

2 質(zhì)量控制要點(diǎn)

2.1 化學(xué)成分控制

對(duì)于Gr.2（TA2）鈦焊接管的成分影響較大的雜質(zhì)有O、N、C、H、Fe等。相關(guān)研究結(jié)果表明，O、N、C能顯著提高工業(yè)純鈦的強(qiáng)度和硬度，降低其塑性和韌性，F(xiàn)e也能起到固溶強(qiáng)化作用，但其強(qiáng)化作用遠(yuǎn)低于O、N、C雜質(zhì)的影響。對(duì)鈦的冷加工性能，N的強(qiáng)化作用最強(qiáng)烈，O次之，再次為C。在一定含量范圍內(nèi)，N每增加0.1%，鈦的強(qiáng)度就增加290MPa左右，塑性降低10%～20%。O每增加0.1%，鈦的強(qiáng)度就增加145MPa左右，塑性降低5%～10%。當(dāng)C＜0.1%時(shí)，鈦的塑性無明顯影響。因而，隨著鈦管雜質(zhì)含量增加，鈦的強(qiáng)度增加，但是塑性則降低。為充分保證工業(yè)純鈦的性能和良好的加工性，應(yīng)控制N＜0.05%，O＜0.30%，C＜0.1%［3］。

有關(guān)鈦焊管的各類標(biāo)準(zhǔn)中，ASMESB338-2010對(duì)Fe和O的規(guī)定較DL/T712-2010及GB/T3625-2007寬松。但任一雜質(zhì)或元素的變化都將對(duì)鈦焊管的性能產(chǎn)生較大影響，制造廠應(yīng)合理選取化學(xué)成分控制值并通過驗(yàn)證，與用戶協(xié)商后，確定最終控制值。在鈦焊管成形過程中，如采用銅輥輪及其它銅合金器具時(shí)，應(yīng)把Cu元素作為典型雜質(zhì)，重點(diǎn)納入單項(xiàng)化學(xué)成分控制，避免產(chǎn)生銅污染。

2.2 力學(xué)性能要求

在各類標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)內(nèi)外大型企業(yè)的采購(gòu)要求中，對(duì)鈦焊管的力學(xué)性能值的選取，如表1所示。

表1鈦焊管的力學(xué)性能

表1數(shù)據(jù)表明，標(biāo)準(zhǔn)TLV986001在屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率3個(gè)指標(biāo)上，均高于ASME SB338-2010的要求，特別是對(duì)于抗拉強(qiáng)度的要求，不僅提高了下限，同時(shí)給出了上限，對(duì)管子的焊接和熱處理提出了更高的要求，在性能方面確保了鈦管的質(zhì)量［4］。對(duì)于特定的鈦焊管生產(chǎn)項(xiàng)目，管子的力學(xué)性能要求值，應(yīng)與各方協(xié)商后確定。2.3 試驗(yàn)項(xiàng)目和要求

在ASMESB338-2010標(biāo)準(zhǔn)中的管子試驗(yàn)項(xiàng)目，包括了拉伸試驗(yàn)、壓扁、擴(kuò)口、展平、壓力試驗(yàn)及超聲檢測(cè)，但并未要求對(duì)鈦焊管進(jìn)行渦流探傷。設(shè)備制造廠在安裝或核電廠在設(shè)備運(yùn)行前，一般均需對(duì)管子進(jìn)行渦流探傷。因此，渦流探傷的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，建議采用DL/T712-2010標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定：在管子安裝前，至少應(yīng)以管子總數(shù)的5%比例，隨機(jī)進(jìn)行管子的渦流探傷。如果查出有1根鈦焊管檢測(cè)不合格，則需對(duì)該批次的所有鈦焊管進(jìn)行渦流探傷，超過渦流探傷標(biāo)準(zhǔn)的管子不應(yīng)使用［5］。

另外，在ASMESB338-2010標(biāo)準(zhǔn)中，也未要求對(duì)鈦焊管進(jìn)行硬度試驗(yàn)。鈦焊管的硬度并不直接影響其抗腐蝕性能，更多的是在凝汽器運(yùn)行過程中，因管子運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)而產(chǎn)生了碰磨現(xiàn)象，可能會(huì)使鈦焊管產(chǎn)生較大應(yīng)力而導(dǎo)致斷裂。國(guó)內(nèi)某核電站曾出現(xiàn)過鈦管碰磨導(dǎo)致鈦管斷裂的情況。硬度試驗(yàn)則在一定程度上體現(xiàn)了鈦焊管的彈性、塑性、強(qiáng)度及磨損抗力等多種性能情況。建議參考ASTME92-2003標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)鈦焊管進(jìn)行硬度試驗(yàn)。鈦焊管基材和焊縫處的維氏硬度差不大于30HV。

2.4 表面質(zhì)量要求

在國(guó)內(nèi)某核電凝汽器安裝時(shí)，曾發(fā)現(xiàn)進(jìn)口的鈦焊管表面存在大量壓痕。對(duì)此現(xiàn)象的分析和研究表明，管子表面存在壓痕將給設(shè)備制造和設(shè)備運(yùn)行帶來諸多不利影響。

在鈦焊管成型過程中，由于輥輪的壓緊力作用于鈦管表面，形成了鈦管表面壓痕。如果采用不銹鋼輥輪，表面壓痕出現(xiàn)的幾率較銅質(zhì)輥輪更高。但是，采用銅輥輪或銅合金材質(zhì)時(shí)，有可能對(duì)鈦管產(chǎn)生銅污染。在ASMESB338-2010標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)管子表面修整內(nèi)容為：成品管子應(yīng)清潔且無雜質(zhì)，具有無毛刺的平滑端部，并無有害的內(nèi)外缺陷。在DL/T 712-2010標(biāo)準(zhǔn)中也規(guī)定：鈦焊管內(nèi)外表面應(yīng)光滑、干凈、干燥、無毛刺和氧化物，具有平滑端部且無有害的內(nèi)外缺陷，鈦焊管焊縫處不應(yīng)有錯(cuò)邊、咬邊、凸起、凹陷等缺陷。但這些標(biāo)準(zhǔn)中均未明確具體的量化數(shù)值，所以，在實(shí)際執(zhí)行中缺乏針對(duì)性和有效性。

在上述進(jìn)口鈦焊管項(xiàng)目驗(yàn)收中，為便于分析比較，選取2根壓痕深度介于0.015mm至0.03mm的鈦管進(jìn)行了力學(xué)性能試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，存在壓痕的鈦管力學(xué)性能滿足標(biāo)準(zhǔn)值的要求，但壓痕深度偏大的鈦管，其抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均小于整體壓痕深度偏小的鈦管。最終，以最大壓痕深度0.01 mm作為分界點(diǎn)，對(duì)壓痕深度超過0.01mm的鈦焊管全部給予更換。

由試驗(yàn)分析可知，對(duì)凝汽器鈦焊管的表面壓痕深度應(yīng)給予重視，管材制造廠應(yīng)加強(qiáng)對(duì)流水線產(chǎn)品的檢測(cè)和控制，滿足鈦焊管表面質(zhì)量要求。此外，單位面積上輥印和劃痕的數(shù)量，行業(yè)尚無評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，具體執(zhí)行應(yīng)由各方協(xié)商后，制定合理的方法進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估。

2.5 焊縫顏色及質(zhì)量

根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以焊后形成的焊縫色差，可較為直觀地判別焊接質(zhì)量。如果從鈦管焊接處的成色進(jìn)行判斷，銀白色焊縫的鈦管將會(huì)有較好的化學(xué)成分和性能。因而，凝汽器鈦焊管焊縫顏色應(yīng)為銀白色，不應(yīng)低于淡黃色（輕微打磨后也應(yīng)呈現(xiàn)銀白色）。一般來說，焊縫顏色及對(duì)應(yīng)的焊縫質(zhì)量狀態(tài)，如表2所示。

表2鈦焊管焊縫表面顏色質(zhì)量及保護(hù)情況［6］

3 結(jié) 語

薄壁焊接鈦管的廣泛應(yīng)用，已成為當(dāng)今核電凝汽器發(fā)展的一種趨勢(shì)。對(duì)鈦焊管的質(zhì)量控制及設(shè)備驗(yàn)收，是核電機(jī)組安全運(yùn)行的重要保證。通過分析核電凝汽器鈦焊管制造過程中存在的質(zhì)量缺陷，在鈦焊管的采購(gòu)及驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)易被忽視的薄弱環(huán)節(jié)方面的檢查，并提出了預(yù)制批生產(chǎn)、材料化學(xué)成分及力學(xué)性能、表面質(zhì)量中的控制要點(diǎn)，可為國(guó)內(nèi)鈦焊管標(biāo)準(zhǔn)的制定及鈦焊管國(guó)產(chǎn)化提供參考。

［1］徐峰，濱海電站凝汽器管材的選擇［J］.華電技術(shù)，2009，31（06）：39-42.

［2］顧謅宙，張繼革，陳春雄.RCC-M2級(jí)熱交換器用不銹鋼傳熱管預(yù)制批的實(shí)施研究［J］.電站輔機(jī)，2010，31（01）：8-10.

［3］王懷柳.間隙雜質(zhì)對(duì)工業(yè)純鈦性能的影響［J］.特鋼技術(shù)，2006（03）：25-27.

［4］陳海峰，大型機(jī)組熱交換器用鈦管的質(zhì)量控制［J］.電站輔機(jī)，2008，29（03）：30-31.

［5］DL/T712-2010.發(fā)電廠凝汽器及輔機(jī)冷卻器管選材導(dǎo)則［S］.

［6］董平，劉曉玲.鈦管制作及安裝工藝［J］.化工設(shè)備與管道，2008（04）：58-61.

［7］ASMESB338-2010.凝汽器和熱交換器用無縫和焊接的鈦和鈦合金管子［S］.

［8］ASTME92-2003.StandardTestMethodforVickersHardness ofMetallicMaterials［S］.

［9］GB/T3625-2007.換熱器及冷凝器用鈦及鈦合金管［S］.

簡(jiǎn)訊

美國(guó)將幫助伊朗改裝反應(yīng)堆

據(jù)國(guó)外網(wǎng)站報(bào)道，美國(guó)與西方國(guó)家正準(zhǔn)備幫助伊朗重建阿拉克核反應(yīng)堆，為設(shè)施提供“現(xiàn)代化設(shè)備”。美國(guó)的目標(biāo)是與伊朗一道通過一種不能再生產(chǎn)武器級(jí)材料的方式對(duì)反應(yīng)堆進(jìn)行改裝。然而，伊朗主張美國(guó)與其他合作國(guó)要立即為這座位于阿拉克工業(yè)城市附近的反應(yīng)堆提供“先進(jìn)設(shè)備”。核談判團(tuán)隊(duì)中的4個(gè)國(guó)家已經(jīng)同意為阿拉克反應(yīng)堆提供先進(jìn)設(shè)備，將與伊朗開展合作。

烏克蘭計(jì)劃在扎波羅熱核電站使用美國(guó)核燃料

烏克蘭核電公司與西屋公司簽署一項(xiàng)合同，將在烏克蘭扎波羅熱核電站更廣泛地使用TVSWR燃料元件。協(xié)議包括在核電站進(jìn)行西屋公司的軟件測(cè)試。稱為BEACON的軟件（堆芯運(yùn)行分析最佳評(píng)估）是一種堆芯監(jiān)測(cè)和運(yùn)行軟件，支持西屋公司為壓水堆開發(fā)的軟件包。

摘自上海電氣電站設(shè)備有限公司電站輔機(jī)廠技術(shù)部《信息簡(jiǎn)訊》第205期

StudyontheProcurementandAcceptanceofWeldedTitanium CondenserPipesforNuclearPowerPlants

RANZheng-gao，SHANShi-chao，LIQing-hua
（ChinaNuclearPowerEngineeringCo.，Ltd.，Shenzhen518124，Guangdong，China）

Basedondomesticandinternationalrelevantstandardsandsomeproblemsduringtheprocurementofwelded titaniumpipes，thisarticlestudiesontheprocurementandacceptancecriteriaoftitaniumpipesfornuclearpower projects，putsforwardseveralqualitycontrolrequirementsandsuggestions.Itcanprovideareferencefordomestic titaniumpipestandards.

nuclearpower；condenser；titaniumpipes；weld；procurement；acceptance；qualitycontrol；standard

TL353

B

1672-0210(2015)04-0005-03

2015-09-11

冉正高（1986-），男，大學(xué)本科，工程師，畢業(yè)于四川大學(xué)，現(xiàn)從事核電設(shè)備采購(gòu)與現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)工作。