AP1000主管道焊接變形的質量控制措施

摘要：在電站安裝過程中，冷卻系統的主蒸汽管道作為一個主要的施工工藝，做好其質量控制具有重要意義。文章首先對AP1000主管道焊接前的準備工作進行了介紹，然后對焊接工藝進行了分析，最后對AP1000主管道焊接變形的質量控制措施進行了探討，為AP1000主管道焊接作業提供了參考。

關鍵詞：AP1000主管道；焊接變形；質量控制；冷卻系統；主蒸汽管道 文獻標識碼：A

中圖分類號：TG457 文章編號：1009-2374（2016）01-0061-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.01.031

在電站建設中，AP100整體鍛造技術作為一項首創技術，如果焊接過程出現錯誤，會使管道出現焊接變形的情況，影響管道的抗疲勞性以及抗腐蝕性，嚴重威脅到產品的質量。在進行AP1000施工過程中，需要推行新的施工工藝、施工技術和施工材料，將焊接變形控制好，保證焊接的合格率。

1 焊接前的準備工作

1.1 選擇焊接設備

三臺窄間隙焊機主電源，型號為CT-VI，到場后檢測其是否在合格有效期內；一臺窄間隙內徑機頭，型號為PCI；三臺窄間隙外徑機頭，型號為PCI；一臺激光跟蹤儀，型號為T3-40；一臺全站儀，型號為TCA2003；2臺切斷機；2臺數控坡口加工機，型號為歐米茄/Omega9B。

1.2 焊接工藝的要求

（1）評定自動焊接工藝是否達到規定要求，并完成WPS的審批工作；（2）做好焊接操作人員的培訓工作，并要求焊接人員取得AWS資格證，要求焊接操作工具有施焊的基本能力，并了解窄間隙焊接的原理，熟悉組對、裝配、打底焊、熱焊、蓋面焊、焊后NDE的施工工藝；（3）做好焊接試驗。將變形模擬件的試驗工作做好，積累變形情況和焊接變形數據，將焊接變形收縮數據掌握好；（4）測量人員要具備一定的施工經驗，當測量過程中遇到問題時，能夠及時解決；（5）無損檢測工作人員要有AWS培訓合格證，RT人員和PT人員相關資格證書要達到二級以上；（6）施工環境要可以達到焊接施工的要求，在焊接過程中，如果防護措施不到位不允許進行焊接，在焊接的過程中要保證工件不受到污染，焊接表面潮濕時不能施焊。

2 A1000主管道焊接施工

2.1 RV施工工序

檢查RV側先決條件→焊口組對點焊→標識測點→設置SG側監測儀表→SG側焊接變形監測→記錄→報告。

2.2 設置焊接變形控制

2.2.1 測點標識。在進行焊接時，要求測定RV側全部焊口的軸向收縮變形，在9點鐘、6點鐘、3點鐘、12點鐘的位置布置焊縫軸向收縮量測點，見圖1。通過標識可以確定焊縫的中心，使用不銹鋼專用筆劃線，和管端面相距80mm，完成劃線后，結合劃線后的距離，使用樣沖在線的兩端進行測量標識，要求測量標識的深度在0.5mm以內。根據施工現場的基本要求，要按照APP-GW-Z0-602中的要求限制標識工具中的有害物質，在進行標識點的測量時，要求管道在進行符合性檢測之前，完成表面PT檢測工作，防止裂紋問題存在。為了可以在以后將焊縫中心線找出，要按照相同的方法對SG側的測量點進行標識。

圖1 設置焊縫軸向收縮量測定點 圖2 固定靶球裝置

2.2.2 布置測量儀表。完成RV側主管道焊口點的焊接工作后，將監測百分表架安裝在SG側對應管段的另一端焊口，并使用六個百分表安裝在百分表架。將四個百分表指針和管道12點鐘、9點鐘、6點鐘、3點鐘位置的管壁對準，對管段撓曲變形進行監測。將兩個百分表接觸式指針和管道12點鐘位置管端面和管道6點鐘的管端面對準，并對管段軸向收縮變形進行監測。在進行焊接時，需要在百分表架的四周布置警戒線，為了避免外部因素影響監測百分表，不允許無關人員隨意進入警戒線內。完成主管道RV側焊口點的固焊后，將激光測量儀中心光靶座安裝在SG側對應管段另一段的管口處，并使用激光測量儀對管段的撓曲變形和軸向收縮變形進行監測，如圖2所示。

2.2.3 監測焊接變形。進行讀表和測量工作時，需要在溫度小于80℃時才可以開展，安排同一人員對各個百分表和測點進行讀數和記錄。進行焊接時要求SG側的百分表可以達到《主管道焊接技術條件》（CPP-PL01-VW-201）的要求，要求錯邊量值在0.8mm以內。如果大于設計要求值，要做好調整工作，并要求50%壁厚完成焊接后錯邊量可以達到設計要求。在進行檢查和測量工作時，如果焊縫收縮值和監測儀出現誤差時，要立即中止焊接工作，并對出現誤差的原因進行分析，熱焊層施工完成后，要結合變形情況，持續使用起弧點重復進行測量和調整。為了防止變形狀態位于敏感區，調整量過大，需要在主管道焊接15mm以內后，調整變形量。

在測量焊縫軸向收縮量時，使用游標卡尺在各個焊接階段對各組的橫向收縮測量距離進行測量，并根據橫向收縮測量距離的變化情況對焊縫的橫向收縮量進行計算。完成點焊以后，焊接到15mm、50%、100%壁厚的四個階段后都設置了收縮量測控點，并在現場進行驗證。單獨測量變形量，要求承包商確認測量數據，要將變形狀態控制好，確保整個焊接過程處于可控的狀態下。

焊接RV側的焊口時，要保證SG側焊口軸向變形在可控的狀態下，要求變形方向和調整措施相一致。在監測撓曲變形時，需要同時使用激光測量、百分表測量的方法進行監測，并采用激光測量為主、百分表監控為輔的方法進行監測。（1）RV側百分表。在測量焊縫軸向收縮量時，要做好以下方面：完成組對點的固焊工作后，要求使用金屬對焊縫進行填充，填充的厚度要超過15mm。在進行焊接的過程中，要對50%焊接時的變形量進行控制，對SG側冷熱段的6點鐘、3點鐘、12點鐘和9點鐘的位置上4個百分比和SG側冷熱段面的兩個百分表數值變化情況進行監測，并根據百分比數值變化對管段撓曲變形量以及軸向收縮變形量進行監測。（2）撓曲變形的監測。在監測撓曲變形時，要從焊口的位置開始焊接，并對管段和另一端焊口的數值變化進行查看，了解管段的撓曲變形情況，對每一層都進行監測，形成記錄文件后，將文件上交給焊接工程師進行分析，從而對焊接變形情況進行控制，并確定出以后SG坡口加工需要的預留量，將現場得到的具體數值提供出來。（3）激光測量。在焊接RV側焊口時，要保證SG側焊口撓曲變形趨勢和變形方向保持在可控的狀態下，實際變形方向和調整措施要是反方向的。在進行焊接時，使用激光測量跟蹤儀在各層的焊接工作完成后開始測量，分別收集兩次測量數據，要求兩次收集到的數據誤差在0.3mm以內。安排不同的測量人員對數據進行收集，并在準確無誤后進行記錄，并由外方專家確認測量數據的準確性，然后進行擬合、建模，并由焊接工程師做好分析工作，如需調整則對焊接方法進行調整，按照一定的規律性使用焊接順序和焊接起弧點來對變形進行控制，保證焊接質量。

3 焊接質量的控制措施

3.1 控制焊接質量的六個步驟

（1）在進行組對之前，檢查坡口，主要進行PT檢查、設備管嘴的大小、VT、記錄報告等；（2）檢查組隊裝配尺寸，主要需要對錯邊量、間隙、SG側主管道中心點進行檢查；（3）焊接到15mm時，對SG側主管道中心點、PT、VT、RT的檢查；（4）在焊接到50%的壁厚時，重點檢查SG側主管道、RT、PT、VT；（5）焊接到50%～75%的壁厚時，進行RT、VT檢查；（6）焊接到75%～100%的壁厚時，檢查PT、VT、RT。

3.2 控制影響焊接質量的因素

（1）控制焊接環境。檢查焊接現場的環境溫度和干濕度是否滿足技術要求，如果不能滿足焊接的溫度要求，需要使用除濕、加熱等措施，檢查電源和設備的布置是否符合焊接要求。當焊接環境達到技術要求以后，即可進行點焊；（2）檢查材料質量。所有的焊接材料都要按照采購要求進行檢查，材料達到要求后才可以使用；（3）操作人員的控制。焊接操作工要具備ASME資格證。在進行焊接時，對操作工進行合理的安排，要派遣豐富經驗的焊工進行主控室的焊接施工，安排操作工在管道內部檢查打底根部的熔透情況、成形情況和保護情況，要保證主管道中作業人員的安全；（4）檢查設備情況。以國家計量規定為標準對測量工具、自動焊機儀器儀表進行檢查，制做好氬氣室，并預裝合格后，進行編號，將記錄工作做好，然后將設備運輸的現場進行安裝，檢查設備的完好性。

3.3 其他方面的控制措施

（1）在焊接的過程中，如果主管道出現斷電的情況，就會出現焊接缺陷。針對這一情況，在進行施工時，要將專用的焊接電源安排好，做好其他用電的控制，并保證現場焊接設備用電的正常性；（2）在進行焊接的過程中，如果自動焊機電源出現斷電會導致停焊位置粘鎢、縮孔焊縫表面氧化等問題，當出現這樣情況時，要對缺陷處進行打磨，使其可以和熔敷金屬進行過渡，再次從打磨處15～20mm的位置進行起弧，電流要增加10%；（3）當打底焊縫出現燒穿的情況時，要對焊接缺陷處進行打磨，對缺陷區域進行打磨，使其和周圍熔敷金屬圓滑過渡，然后從打磨處15～20mm的位置進行起弧，并參考WPS參數開始焊接；（4）在進行主管道的焊接施工時，如果出現花屏、黑屏等情況時，要立即將急停鍵按下，終止焊接作業；（5）主管道焊接時，如果因設備沒有經過調試或者校驗，會造成不必要的危害。在焊接主管道之前，要先做好自動焊機的調試和校驗工作，并保持在正常的運行狀態下。

4 結語

綜上所述，通過按照上述方法進行施工，焊接的內部質量和外部質量的首次合格率都達到了規定要求，并且達到了SG側焊縫對口技術的要求，保證了坡口組對、坡口加工、破口焊接順利完成，取得了良好的施工效果。

參考文獻

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作者簡介：李朝陽（1981-），男，湖北武漢人，中國電建集團湖北工程有限公司工程師，研究方向：電力工程管理及開發。

（責任編輯：陳 潔）