核電站主管道自動(dòng)焊仿形技術(shù)實(shí)施

康澤壇 彭杰 馬力川 譚文良

摘 要：壓水堆核電站主管道是低碳奧氏體不銹鋼大厚壁管道，在核電機(jī)組運(yùn)行期間，承載著高溫、高壓、高放射性的冷卻劑。因此，保證主管道的質(zhì)量顯得尤為重要。主管道焊口在焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生軸向和徑向收縮，為保證蓋面完成并打磨后，主管道焊縫的厚度、形狀滿足要求，必須進(jìn)行仿形作業(yè)。

關(guān)鍵詞：主管道 蓋面 仿形 自動(dòng)焊

中圖分類號(hào)：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）12（c）-0112-02

核電站核島一回路主管道是連接三大主設(shè)備的超級(jí)管道，主要功能是為堆芯提供冷卻劑，將堆芯核裂變產(chǎn)生的熱量傳遞給二回路，同三大主設(shè)備一起組成了核電站一回路承壓邊界。

在核電站建造階段，需完成主管道和三大主設(shè)備連接接頭焊口的焊接，主管道焊口的焊接質(zhì)量十分重要。三代核電站的施工建設(shè)，均把主管道自動(dòng)焊的應(yīng)用列為必要條件，以提高主管道接頭的理化性能、減少焊接缺陷、縮短焊接工期。除了保證焊接質(zhì)量，為了更精確地保證焊接接頭的厚度、外部成形符合要求，臺(tái)山EPR堆型核電站專門(mén)制定出版了蓋面指導(dǎo)性文件。

文章將詳細(xì)闡述臺(tái)山核電站主管道自動(dòng)焊實(shí)施對(duì)蓋面仿形作業(yè)的具體規(guī)范和要求，論證其是否具備推廣應(yīng)用的條件。

1 仿形操作的目的

主管道焊接接頭表面仿形是采用仿形規(guī)仿出表面形狀，并描繪到工作圖上，依據(jù)工作圖制作模板，通過(guò)模板指導(dǎo)和驗(yàn)收焊縫蓋面焊接。主管道焊接接頭仿形操作的目的如下。

（1）主管道自動(dòng)焊焊至表面時(shí)，由于徑向收縮導(dǎo)致沙漏狀凹陷，需進(jìn)行蓋面焊接，仿形作業(yè)可以指導(dǎo)精確蓋面，避免蓋面不足或蓋面過(guò)厚，提高質(zhì)量和效率。

（2）保證焊接完成并打磨后，內(nèi)外表面能夠圓滑平緩過(guò)渡。

2 注意事項(xiàng)

焊縫內(nèi)側(cè)和外側(cè)形狀應(yīng)進(jìn)行手工打磨，使用砂輪片和刷子時(shí)，盡可能與焊縫表面平齊，當(dāng)打磨厚部件時(shí)，注意不要損壞角度。

這些操作使用的砂輪片和刷子：不能污染焊縫表面，并能夠使表面粗糙度達(dá)到要求值Ra≤6.3 ?m。

3 驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

（1）最小余高=0，而且無(wú)凹陷。

（2）粗糙度Ra≤6.3 ?m。

（3）焊縫最終外形傾斜度不能大于7°，如圖2所示。

（4）焊縫中心線處厚度≥焊前兩側(cè)坡口較薄厚度。

（5）焊縫背面應(yīng)手工打磨成平滑的外形，打磨限于焊縫根部。

（6）允許組對(duì)后焊口兩側(cè)有最大7.5 mm的厚度偏差。

4 具體實(shí)施

4.1 厚度測(cè)量

在焊接前，對(duì)待焊件坡口處的厚度和距焊縫中心線100 mm處兩側(cè)參考線位置的厚度進(jìn)行測(cè)量，目的如下。

（1）為內(nèi)外表面的仿形線描繪到同一張工作圖上起到橋接作用。

（2）焊接過(guò)程中焊縫會(huì)有軸向和徑向收縮，但100 mm參考線處的管壁厚度不受影響，焊接過(guò)程中基本不收縮，通過(guò)對(duì)比焊接前和蓋面前的仿形圖能夠準(zhǔn)確描繪出焊接收縮形成的沙漏，并制作模板用以指導(dǎo)蓋面，確保蓋面完成并打磨后的焊縫厚度滿足要求。

4.2 仿形

每道焊口在焊接前和蓋面前分別做一次焊縫仿形，蓋面前的仿形在焊縫焊至距離其中一側(cè)坡口表面0～2 mm的時(shí)候進(jìn)行。

每次仿形是對(duì)焊縫內(nèi)表面和外表面分別用仿形規(guī)做仿形，如圖4所示。仿形完成后將仿形線描繪到臨時(shí)圖紙上，標(biāo)記出參考點(diǎn)，即參考線與內(nèi)外表面的交點(diǎn)。最后，在正式圖紙上建立坐標(biāo)，并以參考線、參考點(diǎn)及焊前測(cè)量的壁厚為定位基準(zhǔn)，將內(nèi)外仿形線描繪到同一張圖上。

4.3 模板制作

比較焊前和蓋面前的仿形工作圖，可以清楚地看出焊縫的軸向收縮、徑向收縮情況，參考圖5所示。

在最終工作圖上找出最薄處，根據(jù)焊縫厚度的設(shè)計(jì)要求值描繪出焊縫蓋面并打磨后至少應(yīng)達(dá)到線，參考圖6的藍(lán)線，傾斜度應(yīng)小于7°。該線即是焊縫最終蓋面并打磨后應(yīng)該滿足的最低要求，由于蓋面焊接時(shí)表面凹凸不平，并需經(jīng)過(guò)約1 mm的表面打磨后才能達(dá)到圓滑平緩狀態(tài)，為確保打磨后焊縫及母材厚度滿足設(shè)計(jì)要求，將藍(lán)線往外平移3 mm，根據(jù)平移線制作模板并指導(dǎo)仿形，如圖6所示。

模板制作完成后，檢查是否滿足如下要求。

（1）最終外形的傾斜度不能超過(guò)7°。

（2）在保證厚度的情況下預(yù)留3 mm余量，為蓋面后打磨預(yù)留。

5 結(jié)語(yǔ)

臺(tái)山EPR堆型核電站主管道自動(dòng)焊仿形技術(shù)是精細(xì)化管理和實(shí)施的典型體現(xiàn)，文章只是概述了仿形技術(shù)實(shí)施的大致步驟和要點(diǎn)。

仿形技術(shù)實(shí)施從主管道焊口坡口組對(duì)后開(kāi)焊前，就開(kāi)始測(cè)量壁厚和第一次仿形，實(shí)測(cè)最終指導(dǎo)蓋面需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并避免組對(duì)時(shí)兩側(cè)坡口厚度差異過(guò)大的情況出現(xiàn)。在填充完成后，即蓋面焊接前，對(duì)焊縫內(nèi)外表面進(jìn)行第二次仿形，通過(guò)繪制仿形圖并制作留有余量的模板具體指導(dǎo)和驗(yàn)收蓋面焊縫，避免打磨后焊縫厚度和外表面成形不合格，導(dǎo)致返工。

仿形技術(shù)做到了精確、細(xì)致、嚴(yán)格地實(shí)施，防患于未然，減少人為因素導(dǎo)致的施工隱患和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，是核電精細(xì)化施工管理和技術(shù)實(shí)施的方向和目標(biāo)，具備推廣至其他核電堆型施工應(yīng)用的條件。

參考文獻(xiàn)

[1] 臺(tái)山核電站工程文件 SFCT-DC-4344[Z].

[2] AREVA公司工程文件 SFCTDC10090[Z].

[3] 臺(tái)山核電站工程文件，主管道和波動(dòng)管仿形作業(yè)指導(dǎo)書(shū)[Z].