核級Ti—35鈦合金制壓力容器角接接頭質(zhì)量控制概述

魏侃+石養(yǎng)鑫+張成+樊戰(zhàn)平

【摘 要】論文主要闡述了核級Ti-35合金制壓力容器角接接頭質(zhì)量控制方法，從設(shè)計到制造工藝進行了簡單的介紹。

【Abstract】This paper mainly introduces the quality control method of the angle om joint of nuclear grade Ti-35 alloy pressure vessel， and makes a brief introduction of the technology from design to manufacturing.

【關(guān)鍵詞】Ti-35合金；角接接頭；質(zhì)量控制；壓力容器

【Keywords】 Ti-35 alloy； angle joint； quality control； pressure vessel

【中圖分類號】TG407 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）03-0120-02

1 壓力容器角接接頭質(zhì)量較難控制和質(zhì)量差的原因分析

①角接接頭一般都位于容器結(jié)構(gòu)不連續(xù)的特殊部位，如設(shè)備人孔接管與封頭的連接處，接管與殼程筒體的連接處，夾套與設(shè)備筒體的封板連接處的角接接頭，使用過程中其應(yīng)力集中較大，受力情況較復(fù)雜，不僅受拉伸應(yīng)力，而且還要受到較大的彎曲和剪切應(yīng)力，而角接接頭承受彎曲，剪切應(yīng)力的能力較弱，加上角接接頭的幾何形狀有急劇的變化，力線的傳遞比對接焊縫復(fù)雜，在焊縫根部和焊趾處存在較高的應(yīng)力集中。應(yīng)力集中較大，焊縫強度較差，給壓力容器的角接接頭帶來先天不足。

②角接接頭由于結(jié)構(gòu)原因，無法進行常規(guī)的射線檢測和超聲波檢測，焊接接頭內(nèi)部缺陷較難檢測，使其焊縫內(nèi)部質(zhì)量不易保證，從而減弱了焊縫使用性能。

③角接接頭受力復(fù)雜，角接接頭的強度可靠性在設(shè)計和制造中都是很難控制的，容易在設(shè)計和制造環(huán)節(jié)忽略對其的質(zhì)量和強度要求。

④角接接頭一般只進行表面檢測如目視檢測﹑滲透檢測和磁粉檢測，制造過程中對角接接頭質(zhì)量放松，沒有像對接焊縫那樣進行嚴格的質(zhì)量控制。

⑤壓力容器中的角接接頭實際上是一種組合焊縫，是由對接焊縫和角接接頭二部分組成。其焊接要求與對接焊縫有很大區(qū)別，相關(guān)焊接規(guī)范未對角接接頭焊接提出具體的焊接工藝評定要求，造成角接接頭的焊接質(zhì)量難以保證。

⑥角接接頭與對接焊縫的不同之處在于，由于其結(jié)構(gòu)原因，清根過程很難控制，打底焊接以及定位焊均會保留在整個焊縫中，采用雙面焊接，焊接接頭質(zhì)量效果較差。

⑦角接接頭質(zhì)量與坡口形式有較大的關(guān)系，在機械加工過程中，開孔形式為異形尺寸，無法精確達到規(guī)定的形狀尺寸和間隙要求，造成在焊件裝配過程中產(chǎn)生誤差，焊接操作人員施焊困難，焊接接頭質(zhì)量會造成影響。

2 如何提高Ti35鈦合金制壓力容器角接接頭質(zhì)量

作為應(yīng)用于核級的壓力容器，其焊接接頭的質(zhì)量顯得更為重要。因此要特別強化其角接接頭（圖1）焊接質(zhì)量控制。[1]

2.1 加強角接接頭的質(zhì)量控制意識

由于角接接頭的受力情況和質(zhì)量控制與比對接焊縫差異很大，在制造過程中應(yīng)受到更高的重視，角接接頭一般不進行內(nèi)部無損檢測，沒有具體的質(zhì)量考核指標，在焊接質(zhì)量控制中，只突出對接焊縫的質(zhì)量，缺少系統(tǒng)規(guī)范的角接接頭的制造、焊接工藝，甚至發(fā)生無證人員進行焊接接頭的操作。因此要保證角接接頭的質(zhì)量，必須加強質(zhì)量意識教育，將角接接頭質(zhì)量與對接焊縫等同要求，使相關(guān)人員均重視角接接頭的質(zhì)量，提高角接接頭的質(zhì)量控制意識。

2.2 完善角接接頭的焊接工藝評定

針對新材料的特殊性，根據(jù)角接接頭的特點，要嚴格按照標準規(guī)范完成角接接頭的焊接工藝評定，特別針對要求焊透的角接接頭的焊接工藝評定，確定可靠的焊接工藝參數(shù)。

2.3 做好焊前準備，焊縫坡口質(zhì)量作為重點

焊縫坡口宜采用機械加工，坡口質(zhì)量包括坡口角度、尺寸、裝配間隙等一定要符合圖紙要求，若為非圓形開孔，設(shè)計標準開孔樣板，并將其修磨，符合工藝要求。

2.4 加強打底焊的質(zhì)量控制

角接接頭采用雙面焊時，由于打底焊及定位焊一般不能清除，都保留在焊縫中，要特別注意定位焊和打底焊的質(zhì)量。當必須采用單面焊焊接時，一定要按照圖紙和焊接工藝的要求方法進行焊接，有墊板的必須加墊板，要用氬弧焊打底的必須按規(guī)定方法焊接。單面焊的打底焊質(zhì)量不易控制，應(yīng)要求有焊接經(jīng)驗的固定人員擔任打底焊工作，提高角接接頭的根部質(zhì)量。

2.5 焊接過程質(zhì)量控制

在角接接頭的施焊過程中，對其每層的焊接質(zhì)量都要進行檢驗檢測。焊接人員應(yīng)嚴格按照焊接工藝規(guī)范進行焊接。由于結(jié)構(gòu)原因，采用單面焊的結(jié)構(gòu)（圖2），打底完成后，應(yīng)進行間接目視檢測，即采用工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡對其進行目視檢測，主要觀察焊縫是否焊透，焊縫表面是否存在表面缺陷，如有，應(yīng)及時進行返修，由焊接技術(shù)人員出具相應(yīng)返修方案，操作人員應(yīng)嚴格按照相關(guān)方案進行返修。對于Ti35鈦合金角接接頭成型過程，應(yīng)對每層焊縫進行目視檢測和滲透檢測，以確保焊接質(zhì)量。焊縫成型后，經(jīng)外觀檢測合格后，如能進行射線檢測的結(jié)構(gòu)，應(yīng)進行射線檢測。

2.6 焊接接頭的圓滑過渡

角接接頭的外觀幾何尺寸在實際工況中易產(chǎn)生應(yīng)力集中，焊接時必須與母材圓滑過渡，焊縫表面平滑，焊喉及焊腳尺寸必須達到圖紙及標準要求。

2.7 焊接操作方法的有效選擇

角接接頭焊接過程中，無法一直處于平焊或者橫焊的位置。為保證其焊接質(zhì)量，應(yīng)采用焊接工裝，采用焊接質(zhì)量較好的平位或者易操作的焊接位置，由于轉(zhuǎn)動困難等其它原因，不能采用平焊時，要制定相應(yīng)的焊接工藝，并由持證焊接操作人員進行焊接，完成焊接工作。

2.8 注重焊接接頭的質(zhì)量檢驗檢測

對于Ti-35鈦合金制壓力容器的角接接頭質(zhì)量控制，在檢驗過程中加強檢驗焊接工藝的執(zhí)行率。焊接檢驗員及相關(guān)責任工程師應(yīng)定期進行監(jiān)督檢驗，對焊接過程的關(guān)鍵因素進行嚴格控制，如焊接裝配質(zhì)量、打底焊、焊接工藝的執(zhí)行和焊縫表面質(zhì)量的檢查，達不到規(guī)定要求，嚴禁施焊。依據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和焊接接頭的使用工況，設(shè)置必要的停止點，必須經(jīng)焊接檢驗員及相關(guān)責任工程師監(jiān)督檢驗合格后才能允許轉(zhuǎn)入下一道制造工序。

2.9 可靠性檢測方法

對于關(guān)鍵設(shè)備的角接接頭，應(yīng)設(shè)計相應(yīng)的檢測工裝進行

①耐壓試驗

②氣密性試驗

③氦檢漏試驗

通過以上三種可靠性檢測方法，完全可以確保角接接頭的焊接質(zhì)量。

3 結(jié)論

①角接接頭是目前壓力容器質(zhì)量比較薄弱的環(huán)節(jié)之一，也是核級容器制造過程中的薄弱環(huán)節(jié)，在整個設(shè)計、制造、檢驗等各個環(huán)節(jié)中應(yīng)進行合理有效的控制，確保壓力容器及核級壓力容器的質(zhì)量。

②推薦采用合理的質(zhì)量控制方法，在檢驗環(huán)節(jié)，通過一系列的組合可靠性檢測方法，完成對設(shè)備角接接頭的質(zhì)量檢測，提高角接接頭的焊縫質(zhì)量。

【參考文獻】

【1】吳金平，楊英麗，等. 后處理設(shè)備用Ti-35合金材料研究[D].西安：西北有色金屬研究院，2006.