淺談核電站穩(wěn)壓器設(shè)備安全端的焊接技術(shù)

李樹輝

摘 要：穩(wěn)壓器是核電站冷卻系統(tǒng)中的一個重要設(shè)備，直接影響著核電站的安全運(yùn)行，而穩(wěn)壓器設(shè)備安全端的焊接質(zhì)量直接影響著穩(wěn)壓器的運(yùn)行穩(wěn)定性，所以必須重視穩(wěn)壓器設(shè)備安全端的焊接質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：核電站；穩(wěn)壓器設(shè)備；安全端；焊接技術(shù)

中圖分類號：TG457.11 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.146

核電站的每一個反應(yīng)堆中都會設(shè)置一臺穩(wěn)壓器，穩(wěn)壓器主要起著壓力控制、壓力保護(hù)、RCP升壓和排除壓器內(nèi)的飽和水與飽和汽等作用。穩(wěn)壓器的主殼體采用的是專用的低合金材料，安全端一般采用奧氏體不銹鋼材料。這種不銹鋼的焊接難度較大，所以在選擇焊接技術(shù)的時候，應(yīng)確保其適用性。

1 核電站穩(wěn)壓器的主要結(jié)構(gòu)和工作原理

核電站穩(wěn)壓器是立式圓柱結(jié)構(gòu)的高溫高壓設(shè)備。該設(shè)備的具體制作參數(shù)與具體的使用情況有關(guān)——設(shè)計時，需根據(jù)不同的使用情況設(shè)計不同的大小和內(nèi)徑。一般情況下，穩(wěn)壓器設(shè)備的溫度是360 ℃，采用的是電加熱的方式。其工作原理是：內(nèi)液相與氣相處于飽和平衡狀態(tài)，在飽和狀態(tài)下，水的密度大約是蒸汽的6倍，當(dāng)電加熱式的設(shè)備開始工作的時候，就會產(chǎn)生蒸汽，使體積發(fā)生變化，進(jìn)而提升穩(wěn)壓器的壓力，使穩(wěn)壓器開始發(fā)揮作用；相反，穩(wěn)壓器的壓力就會下降。

2 核電站穩(wěn)壓器安全端的焊接方式

核電站穩(wěn)壓器安全端的焊接方式要嚴(yán)格按照核設(shè)備的等級和結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，根據(jù)不同的情況，可以采用不同的方式焊接，但要滿足焊接質(zhì)量要求。常用的安全端焊接方法有兩種，即對接式焊接和插入式焊接。這兩種焊接方法適用于不同的焊接結(jié)構(gòu)，都能滿足焊接質(zhì)量要求，使安全端達(dá)到安全使用標(biāo)準(zhǔn)。對于異種鋼的焊接，一般采用預(yù)先在低合金鋼側(cè)對焊隔離層的方式，坡口形式一般根據(jù)接管厚度和直徑來確定，穩(wěn)壓器安全端主要采用單面坡口焊接方法。

3 核電站穩(wěn)壓器安全端的焊接材料選擇

核電站穩(wěn)壓器作為保障核電站安全運(yùn)行的重要設(shè)備之一，其安全端焊接材料的選擇至關(guān)重要，必須滿足焊接質(zhì)量要求和核電站安全運(yùn)行的需要?；诖?，可以根據(jù)設(shè)計要求、母材類別和焊接工藝選擇焊接材料。早期使用的焊接材料主要是不銹鋼，而目前主要選用的是膨脹系數(shù)介于奧氏體鋼與鐵素體鋼之間的鎳基焊材。鎳基材料適用于高溫高壓和其他條件較為苛刻的工作環(huán)境。

4 安全端焊接工藝技術(shù)分析

核電站穩(wěn)壓器設(shè)備安全端焊接工藝主要有手工藥皮焊條電弧焊（SMAW）、埋弧焊（SAW）和自動鎢極氬弧焊（GTAW）三種。隨著工藝技術(shù)的完善，近年來，自動鎢極氬弧焊（GTAW）的應(yīng)用越來越廣泛。

4.1 手工藥皮焊條電弧焊（SMAW）工藝

SMAW焊接工藝較為靈活，焊接可達(dá)性好，不需要復(fù)雜的焊接設(shè)備，但該工藝對焊接操作人員的要求較高，受人為因素的影響較大，特別是采用不銹鋼和鎳基合金焊接材料時，難以保證焊接質(zhì)量，加上該工藝的焊接效率較低，因此目前一般不采用該工藝。

4.2 埋弧焊（SAW）工藝

SAW 焊接工藝的焊接效率較高，且對焊接設(shè)備的要求不高，但該工藝稀釋率高、熱輸入大，不適合目前被廣泛采用的鎳基合金焊接材料。

4.3 自動鎢極氬弧焊（GTAW）工藝

GTAW焊接工藝是一種在非消耗性電極與工作物之間產(chǎn)生熱量的電弧焊接方式。目前，GTAW工藝被廣泛應(yīng)用，主要特點(diǎn)有：①采用高純度焊縫方法，氬氣本身不與金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可以有效隔絕空氣，因此在焊接過程中容易被控制；②鎢極電弧非常穩(wěn)定，其焊縫成形美觀，且稀釋率低、焊接質(zhì)量高，適合使用不銹鋼和鎳基合金材料焊接；③選用特定設(shè)備可以焊接窄間隙坡口，有效提高了焊接效率。

GTAW工藝可以通過采用脈沖焊接方法對基值、峰值電流、脈沖頻率及時間、焊接速度、提前或滯后送氣時間和電流衰減時間等參數(shù)進(jìn)行控制，具有AVC自動控制功能。自動脈沖TIG焊可調(diào)參數(shù)較多，能夠精確地控制熱輸入以及熔池的形狀和尺寸，得到均勻、穩(wěn)定的焊縫成形；在控制熱輸入的情況下獲得一定的熔深，并保證側(cè)壁熔合良好，從而縮小焊接熱影響區(qū)，避免焊件變形，保證焊接質(zhì)量。要進(jìn)一步提高焊接質(zhì)量，就要加強(qiáng)過程控制，在操作過程中，盡量避免外部環(huán)境的影響。

采用GTAW工藝時，應(yīng)重視每一個操作環(huán)節(jié)，避免由操作不當(dāng)造成的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，具體可從以下兩點(diǎn)入手：①清潔待焊位置。在焊接過程中，要加強(qiáng)對焊道間的清理，避免焊縫中殘留氧化物和夾雜物。②嚴(yán)格控制焊接過程中的溫度，避免焊接接頭過熱?？梢圆捎眯『附泳€能量和小截面焊接方法，選用脈沖焊、分段焊等工藝，保證層間溫度符合要求。

在焊接中，要根據(jù)產(chǎn)品的焊接要求和結(jié)構(gòu)形式合理設(shè)計坡口，這樣才能保證焊接的順利進(jìn)行；保證焊接材料的質(zhì)量，因?yàn)楹附硬牧系馁|(zhì)量會直接影響焊接效果；針對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和材料特性開發(fā)適用的焊接工藝，進(jìn)而全方位地保證焊接質(zhì)量。

5 結(jié)束語

核電站穩(wěn)壓器設(shè)備安全端的焊接質(zhì)量直接影響著核電站穩(wěn)壓器的安全運(yùn)行，所以要確保其焊接質(zhì)量。在選擇焊接技術(shù)時，既要了解焊接材料的特性，又要做好焊接前的基本準(zhǔn)備工作。只有這樣，才能確保焊接質(zhì)量，提高核電站的安全運(yùn)行水平。

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〔編輯：王霞〕