華龍一號堆內構件鎖緊焊焊接質量的控制

劉超

摘? 要：通過對華龍一號堆內構件鎖緊焊焊接的特點和難點進行分析，并結合華龍一號堆內構件奧氏體不銹鋼和鎳基合金兩種母材的鎖緊焊焊接特性，通過選用專用的堆內構件鎖緊焊焊接填充材料、制作專用的堆內構件鎖緊焊焊接工藝評定，在現場實際產品焊接時對現場施焊環(huán)境的控制，焊縫焊前精準定位和焊后采用自制專用工具進行檢查，達到控制華龍一號堆內構件鎖緊焊焊接質量目的。

關鍵詞：堆內構件;鎖緊焊;質量控制

引言：

華龍一號堆內構件鎖緊焊作為核島重要的一項施工活動，焊縫級別為RCCM1級。由于堆內構件鎖緊焊焊縫結構的特殊性，鎖緊焊焊縫最終完成后只能進行目視檢查，不能進行液體滲透檢查和射線探傷檢查，所以對于堆內構件鎖緊焊的焊接質量要求非常高，對焊縫外形尺寸也有非常嚴格的要求。本課題針對華龍一號堆內構件鎖緊焊從焊材選擇、工藝評定制作、現場實際產品焊接等各方面進行嚴格控制，從而達到華龍一號堆內構件鎖緊焊焊接質量控制的目的。

1.華龍一號堆內構件鎖緊焊特點、難點

華龍一號堆內構件鎖緊焊包括奧氏體不銹鋼的焊接和鎳基合金的焊接兩種。

在焊接支承鍵鍵槽定位銷和螺栓鎖緊桿時操作空間十分狹小，對于焊工的操作技能提出更高的要求。

堆內構件鎖緊焊中普遍的焊接母材尺寸厚度差異較大，而焊腳尺寸較?。ㄈ缌髁糠峙浣M件螺母厚度為3mm，流量分配組件厚度為100mm，焊喉高度為1.5mm），在堆內構件的鎖緊焊的焊接需要使用較小焊接線能量來避免裂紋的產生。而小的焊接線能量很有可能導致母材較厚的那一側出現焊縫未熔合的現象。

2.堆內構件鎖緊焊母材的焊接性

華龍一號堆內構件涉及到的焊接母材為奧氏體不銹鋼（Z2CN19.10+N2、Z3CN18.10+N2、Z2CND18.12+N2）和鎳基合金（NC30Fe）。

奧氏體不銹鋼具有低的熱導率、高電阻率、高線膨脹系數，焊接時易產生拉應力。另外奧氏體焊縫產生方向性很強的柱狀晶，促使有害雜質的偏析，易形成晶間液態(tài)薄膜。故對焊接熱裂紋敏感性高，易產生弧坑裂紋、液化裂紋。在敏化溫度區(qū)（450℃-850℃）長時間停留會在晶界析出碳化鉻（Cr23C6）造成貧鉻區(qū)，降低耐腐蝕性。

鎳基合金NC30Fe焊接中主要的問題為高溫裂紋敏感性高，易產生氣孔，熔合不良。

3.堆內構件鎖緊焊焊接質量的控制

華龍一號堆內構件鎖緊焊從焊材選用、工藝評定的制作、現場鎖緊焊焊接三個方面進行控制，從而達到控制堆內構件鎖緊焊焊接質量的目的。

3.1 焊接材料

華龍一號堆內構件鎖緊焊選用的焊接填充材料有兩種，分別為伊薩廠家生產的OK TigrodN 308L和SMC國際超合金集團焊接產品公司生產的INCONEL Filler Metal 52，焊絲直徑均為1.6mm，長度1000mm。

OK TigrodN 308L焊絲的P元素INCONEL Filler Metal 52焊絲的S元素的含量華龍一號堆內構件控制的更加嚴格，從焊接填充材料的選擇和驗收上有利于避免焊接裂紋的產生。

3.2 焊接工藝評定的制作

堆內構件焊接工藝評定的母材采用與現場實際母材牌號一致的試件進行焊接，焊接位置模擬現場的焊接位置，試件所開的坡口與現場實際產品一致。

由于堆內構件的鎖緊焊的焊接需要使用較小焊接線能量來避免裂紋的產生，小的焊接線能量很有可能導致焊縫出現未熔合的現象。由于堆內構件鎖緊焊焊縫為RCCM1級焊縫，而且焊接完成后的焊縫僅能進行外觀目視檢查，所以堆內構件鎖緊焊工藝評定按照RCCM-2007版S3200章的要求在試件焊接時確認最高和最低兩種焊接線能量，在做金相試驗時應包括高線能量區(qū)焊縫和低線能量區(qū)焊縫?，F場產品焊接線能量應在工藝評定制作時所使用的最高和最低焊接線能量的范圍內。

3.3 堆內構件鎖緊焊縫的實施

3.3.1 施工前準備

由于空氣中的水份、待焊試件上的水漬、油污等可能導致H、O等有害的元素進入到焊縫中可能引起裂紋和氣孔等缺陷。焊接前對待焊坡口表面及附近大于15mm范圍內用清洗劑進行清潔并使用熱風槍進行干燥。。

焊接前焊工應用清洗劑對焊絲表面進行清潔，去除焊絲表面的水漬、油污、氧化物等可能引起焊接缺陷的雜質，在焊絲清潔后用干凈的白布再次擦拭干凈并將焊絲干燥。

3.3.2 現場產品的焊接

對于堆內構件鎖緊焊中的流量噴嘴、流量分配組件螺母的分段焊焊接前使用焊縫定位工具，對需要焊接的焊縫數量、焊接位置、焊縫長度做出標記，焊工在焊接過程中可以作為參照。

由于兩種焊接的母材都有很高的熱裂紋敏感性在產品的焊接過程中采用短弧、低線能量、窄焊道，且要控制較低的層間溫度，進行火口處理（填滿弧坑）、焊接下一道焊縫之前要將上一道焊縫清理干凈。

在進行螺栓鎖緊桿的焊接時，應在鎖緊桿之外的母材上起弧，在進行螺栓為水平位置的鎖緊桿焊接時，焊接方向為從下至上，可以有效的減少因熔池下墜而導致母材無法正常熔化的風險，避免焊縫中出現未熔合等缺陷。

3.3.3 焊縫的檢查

對于鎖緊桿焊縫，焊縫焊接完成后的外觀驗收要滿足設計文件要求，焊縫表面應飽滿，不應有引起應力集中的外觀缺陷。在螺栓鎖緊桿焊接、徑向支承鍵定位銷擋板和徑向支承鍵鍵槽定位銷的焊縫要求不能高出母材表面，在檢查華龍一號以上部件焊縫不能高出母材表面時，用75mm的刀口尺，沿著母材表面進行檢查，可以更加準確的判斷焊縫是否高出了母材的表面。

對于流量噴嘴、流量分配組件螺母和起吊旋入件鎖緊塊的鎖緊焊焊縫焊角高度的檢查制作一個專用焊縫檢驗尺，焊縫檢驗尺的各個角落標記出對應的焊喉尺寸。這樣不僅比平時使用的焊檢尺更加方便，而且能檢查整個焊縫的每個位置。

4.結論

通過對華龍一號堆內構件鎖緊焊的焊接特點和難點分析，結合堆內構件鎖緊焊焊接母材的焊接性，在華龍一號堆內構件鎖緊焊的焊接工作，在焊接填充材料選用以往有核電供貨經驗的生產廠家，并用更加嚴格的標準控制用于現場焊接填充材料的有害元素的含量。在工藝制做方面完全模擬現場的焊接母材種類、焊接位置、坡口形式等。從以上三個方面進行嚴格的控制以達到提高華龍一號堆內構件鎖緊焊焊接質量。

參考文獻

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