田灣核電站除氧器環(huán)縫焊接施工質(zhì)量控制

摘要：通過對(duì)除氧器環(huán)縫焊接坡口組對(duì)質(zhì)量進(jìn)行控制、焊接收縮變形和角變形進(jìn)行控制、層間清理和背面清根的控制，保證焊接過程質(zhì)量，防止焊接缺陷產(chǎn)生，預(yù)防焊接變形。通過對(duì)焊后的射線檢驗(yàn)進(jìn)行技術(shù)分析，確保除氧器環(huán)縫射線檢驗(yàn)的工藝符合要求，檢驗(yàn)工作順利進(jìn)行。通過對(duì)除氧器環(huán)縫熱處理工藝進(jìn)行分析，對(duì)熱處理過程進(jìn)行控制，確保環(huán)縫熱處理質(zhì)量滿足要求，以達(dá)到消除應(yīng)力作用，改善焊接性能的目的。

關(guān)鍵詞：除氧器；環(huán)縫焊接；質(zhì)量控制；經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

1、前言

除氧器是核電廠常規(guī)島內(nèi)的重要設(shè)備，采用單筒式結(jié)構(gòu)，主要功用是為主給水進(jìn)行除氧，保證二回路給水介質(zhì)質(zhì)量。除氧器筒體材質(zhì)為Q345R，規(guī)格Φ4560×30mm，現(xiàn)場(chǎng)分3段到貨，總長(zhǎng)約50m，總重約250t，現(xiàn)場(chǎng)組裝焊接2條環(huán)縫。

因除氧器直徑大、壁厚大，焊接變形不易控制，環(huán)縫需現(xiàn)場(chǎng)熱處理，為保證焊接施工質(zhì)量，重點(diǎn)從焊接材料選用，坡口、組對(duì)間隙和錯(cuò)邊控制，焊接變形的控制，返修質(zhì)量控制，熱處理過程控制5個(gè)方面進(jìn)行具體控制。

2、環(huán)縫焊接后質(zhì)量控制

2.1 射線檢驗(yàn)（RT）質(zhì)量控制

射線檢驗(yàn)是進(jìn)行內(nèi)部缺陷檢測(cè)，需在焊縫表面磁粉檢驗(yàn)合格后進(jìn)行。射線檢檢驗(yàn)前，針對(duì)除氧器環(huán)焊縫Φ4560*30壁厚和直徑較大的透照技術(shù)條件進(jìn)行了綜合分析。

為保證除氧器射線檢驗(yàn)的過程規(guī)范，結(jié)果準(zhǔn)確，要求施工單位制定專項(xiàng)射線檢驗(yàn)工藝卡，采用γ射線源Ir-192，中心透照，一次透照有效長(zhǎng)度252mm。該方式一次透照，環(huán)焊縫全部底片曝光完成，在滿足射線檢驗(yàn)幾何條件的同時(shí)，節(jié)省施工時(shí)間。

在AB級(jí)檢測(cè)技術(shù)條件下，射線源至工件表面的最小距離f應(yīng)滿足公式（3-1）[4]。

f≥10d*b2/3 （3-1）

其中d為源的焦點(diǎn)尺寸，γ設(shè)備制造廠給定值為3mm，b為工件表面至底片的距離。計(jì)算可知，要求f≥289.6mm，因中心透照，故實(shí)際f=4500/2=2250mm，完全滿足要求。

針對(duì)除氧器要求編制專項(xiàng)工藝卡，審查合格。對(duì)射線底片進(jìn)行了100%審查，底片質(zhì)量符合要求，能夠準(zhǔn)確評(píng)定出焊縫內(nèi)部質(zhì)量。

2.2 返修質(zhì)量控制

焊縫返修過程的質(zhì)量控制是糾正焊接缺陷的必要途徑。焊縫返修的質(zhì)量控制尤為重要，為確保焊縫返修過程的質(zhì)量，主要從缺陷定位、缺陷清除后的檢驗(yàn)、補(bǔ)焊和焊后檢驗(yàn)四個(gè)方面著重控制。

除氧器環(huán)縫共拍片114張，其中9張不合格，一次合格率為92.1%。針對(duì)9張不合格底片的缺陷類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，未熔合1張底片，超標(biāo)氣孔3張底片，氣孔和未熔合均超標(biāo)2張底片。

除氧器環(huán)縫的焊接缺陷主要是氣孔和未融合，其中氣孔為主要缺陷。根據(jù)除氧器的施工環(huán)境和工藝狀況分析，產(chǎn)生氣孔原因：（1）層間清理不干凈，雜質(zhì)在高溫時(shí)產(chǎn)生氣體進(jìn)入熔池。（2）焊接材料在使用過程中保溫不當(dāng)，表面受潮等，導(dǎo)致焊接時(shí)產(chǎn)生氣體進(jìn)入熔池。（3）焊接時(shí)，電弧過長(zhǎng)，焊速過快，對(duì)熔池保護(hù)不當(dāng)。未熔合產(chǎn)生的原因：（1）焊接熱輸入過小，根部或?qū)娱g熔合不良，形成未熔合。（2）坡口或?qū)娱g打磨后存在較深的溝槽或棱角。（3）清理不干凈，焊渣過多，熔敷金屬流動(dòng)性差。

對(duì)除氧器環(huán)縫焊接缺陷返修，進(jìn)行全程監(jiān)督質(zhì)控。缺陷定位采用1：1（與射線底片等尺寸）記錄紙標(biāo)識(shí)出缺陷位置，現(xiàn)場(chǎng)確定好標(biāo)記，貼合后進(jìn)行定位，采用該方法定位簡(jiǎn)單，且相對(duì)準(zhǔn)確。

定位完成后，采用砂輪機(jī)或者電磨頭對(duì)缺陷部位分層打磨，直到將缺陷清除干凈，對(duì)打磨時(shí)缺陷無(wú)法確定的磨穿，并打磨出船型坡口，底部圓滑過渡，并進(jìn)行液體滲透檢驗(yàn)（PT），確認(rèn)缺陷是否清除干凈及待焊部位的表面質(zhì)量。補(bǔ)焊時(shí)，按制定的工藝要求采用短弧，多層多道焊，焊道和層間進(jìn)行打磨清理，返修后射線檢驗(yàn)全部合格。

2.3 消除應(yīng)力熱處理質(zhì)量控制

除氧器環(huán)焊縫熱處理采用消除應(yīng)力熱處理，以使焊接接頭部位金屬松弛，釋放應(yīng)力，達(dá)到降低應(yīng)變，減小應(yīng)力集中，改善接頭綜合性能的目的。

除氧器熱處理工藝要求見下圖3-1，升降速率150℃/h，保溫溫度615±15℃，保溫時(shí)間1.5h。

熱處理前對(duì)加熱功率進(jìn)行分析計(jì)算，從而合理選擇電源及電纜線等熱處理設(shè)備，對(duì)熱處理電源單獨(dú)進(jìn)行控制，并張貼警示標(biāo)志，禁止隨意接線，保證熱處理加熱時(shí)的功率供應(yīng)。

因除氧器直徑較大，要求熱電偶每隔90°布置2支（1用1備），且熱電偶測(cè)溫點(diǎn)距坡口邊緣不超過50mm，從而保證測(cè)溫的準(zhǔn)確性和熱電偶損壞后能及時(shí)啟動(dòng)備用，保證熱處理過程正常進(jìn)行。

因焊接接頭包括焊縫區(qū)、熱影響區(qū)、熔合區(qū)。加熱寬度兩側(cè)至少各100mm，用石棉毯進(jìn)行包裹，并用鐵絲整圈綁扎，防止脫落。

熱處理過程中，記錄儀進(jìn)行全程打點(diǎn)記錄，生成曲線，可直觀反映記錄的準(zhǔn)確性和精度，并每半小時(shí)手工記錄一次熱處理溫度數(shù)據(jù)，形成熱處理報(bào)告。在熱處理全過程中，安排至少2名熱處理工進(jìn)行值班，質(zhì)控人員進(jìn)行監(jiān)督，熱處理過程順利完成。

3、結(jié)論

（1）通過焊前對(duì)工藝文件的仔細(xì)審核，避免了不合格焊材的誤用，消除了質(zhì)量隱患。

（2）通過焊接變形的控制，減少了焊接變形對(duì)焊后尺寸變化的影響。

（3）對(duì)焊接缺陷進(jìn)行原因分析和制定改進(jìn)措施，為焊縫返修合格提供了保證。

（4）對(duì)熱處理工藝分析和過程控制，確保了熱處理工藝過程的順利完成，改善了接頭性能。

參考文獻(xiàn)：

[1] TSG Z6002-2010，《特種設(shè)備焊接操作人員考核細(xì)則》

[2] GB/T 5117-2012，《非合金鋼及細(xì)晶粒鋼焊條》

[3] NB/T 47018.2-2011，《承壓設(shè)備用焊接材料訂貨技術(shù)條件 第2部分：鋼焊條》

[4] NBT 47013.2-2015，《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè) 第2部分：射線檢測(cè)》

[5] NB/T 47015-2011，《壓力容器焊接規(guī)程》