核電設備制造過程中的高效焊接技術應用情況

孫靈飛

1.概述

我公司是國內首家AP1000核電鋼制安全殼（見圖1）、結構模塊（見圖2）、機械模塊（見圖3）及一體化頂蓋組件（見圖4）等設備的專業制造公司, 肩負著AP1000核電項目關鍵設備國產化、自主化的歷史使命。伴隨著公司的成長，我公司逐漸承擔了AP1000/CAP1400核電安全殼壓力容器、模塊、一體化頂蓋組件、鋁合金空氣導流板、CAP1400屏蔽廠房及換料平臺等核電設備生產，公司已在世界上率先成功掌握了三代核電AP1000/CAP1400鋼制安全殼、模塊制造及現場組拼裝的先進工藝，并形成了批量化生產能力。

目前公司的設備生產及現場組拼裝工作能力滿足三代核電自主化依托項目及后續核電項目工程多項目同時開工的要求，為中國三代核電自主化依托項目AP1000核電機組的工程建設以及后續項目的批量化、自主化建設、核電產品及技術“走出去”戰略奠定了基礎。

圖1 鋼制安全殼壓力容器

圖2 結構模塊

圖3 機械設備模塊

2.焊接特點及生產能力

圖4 一體化頂蓋

我公司涉及核電產品種類比較多，從而帶來焊接產品的多樣性，從焊接產品的資質認證考量，我公司2009年通過美國ASME協會N、NPT、NA核級認證，具備了按照ASME體系焊接核級容器、泵、閥及管道等產品生產和安裝能力，成為國內第一家取得ASME核級綜合認證的企業。從金屬材料種類考量，我公司具備了焊接碳鋼、低合金鋼、高碳鋼、奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼、鎳基合金鋼、鋁合金鋼及其他金屬的焊接能力。從焊接工藝水平考量，我公司基本嫻熟掌握SMAW、GMAW（SHORT/PULSE）、SAW、GTAW、STUD、FCAW及SW等多種焊接方法的生產應用。從焊接設備類型考量，我公司擁有多種型號焊接設備，從手動交直流氬弧焊機（ ESAB Tig3000i AC/DC、MAXSTAR 350、時代WS—400、XMT 456 CC/CV）、直流焊機（威特力 ZX7—400、WS—400CEL）、小車式埋弧焊機（DC—600、LT—7、MZ—1000）、埋弧橫焊機（AUTO—SAHW—Ⅰ/Ⅱ—A）、埋弧焊接中心（NLH5055）、焊接小車（CS—100C、CS—5A）、C02氣保焊機（CV—500/LN—7GMA、WTL NB—500、KMS—500）、逆變脈沖焊機（OTC—DP500、CM—7401、KEMPPI—Pro4200、Fast—Mig—Pulse—450、）全位置TIG自動焊機（PS—406）、自動焊機（ROTO—WELD 2000）、模塊自動氣保焊機（HSHM—A500）、CV自動氣保焊機（CV—1000）、螺柱焊機（ELOTOP—2002、Nelweld—6000）及配套設施碳鋼管道生產線（AUTO—PPLC—610）、不銹鋼管道生產線（AUTO—PPLS—610）、焊接變位機（BWJ—5—2.4—1）等形成手工焊、半自動焊、自動焊三種焊接體系有機結合，優化焊接生產能力。

3.高效焊接技術應用

我公司核電產品結構模塊主產品焊縫已基本形成以機械焊為主，半自動焊為輔的生產格局，使用模塊自動氣保焊機（HSHM—A500）、焊接小車（CS—100C、CS—5A）、C02氣保焊機（CV—500/LN—7GMA、WTL NB—500、KMS—500）等焊接設備構成產品板材主焊縫焊接機械化生產線。核電機械模塊產品的主要非標型材焊接已完成了氣體保護焊的機械化焊接與半自動化小車式埋弧焊機（DC—600、LT—7、MZ—1000）組合優化和升級，并在依托化產品及后續產品中得到了良好的應用。公司AP1000核電鋼制安全殼CV自動氣保焊機（CV—1000）項目研發已通過核電專家鑒定，產品即將在國核示范電站CAP1400堆型展開推廣。設備模塊中的管道焊接采用全位置TIG自動焊機（PS—406）和自動焊機（ROTO—WELD 2000）及配套設施碳鋼管道生產線（AUTO—PPLC—610）、不銹鋼管道生產線（AUTO—PPLS—610）、焊接變位機（BWJ—5—2.4—1）等設備組合，基本具備核電關鍵管道系統產品的批量化生產能力。公司的鋁合金空氣導流板產品主要使用逆變脈沖焊機（KEMPPI—Pro4200、Fast—Mig—Pulse—450）實施半自動氣體保護焊。結構模塊及鋼制安全殼產品衍生的剪力釘焊接目前主要使用螺柱焊機（ELOTOP—2002、Nelweld—6000）實施半自動焊接作業。公司目前產品的機械化焊接作業量在62%～68%，半自動手工焊接作業量在18%～25%，其余則為手工焊接。

4.產品焊接技術的優化

伴隨著核電制造裝備業的發展和核電制造準入制度的完善，上海松森、浙江火電、大連船廠及中核二三等越來越多的企業獲得了核電設備制造資質，提高公司競爭力，優化產能已迫在眉睫，公司正在積極推動焊接技術的自動化、集成化、智能化。通過傳統焊接技術與現代智能技術結合，融入紅外感應或者激光跟蹤系統，在保障產品焊接質量的前提下，針對公司目前產品尤其自動化和機械化效率偏低的產品已展開了生產效率優化和研發策劃。

公司近期開展的CAP1400屏蔽廠房SC結構自動化焊接策劃，主要針對單張墻體板上需開超過400個孔，整個SC墻體板開孔數量將近170 000個的情況，研究如何提高鋼筋與面板焊接效率。SC鋼筋焊接擬采用類似管板自動焊的智能設備，已與艾森信息技術股份有限公司等多名廠商及機構接洽CP1400屏蔽廠房SC結構制造焊接自動化技術開發合作事宜，針對多機頭智能跟蹤焊接系統展開務實性合作，并積極探尋潛在的合作伙伴。