“華龍一號”示范工程控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)Ω密封環(huán)焊接工藝評定

呂 琛，李 峰

(1.福建福清核電有限公司，福建 福清 350318 ；2.中核工程咨詢有限公司，北京 100000 )

“華龍一號”的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(Control Rod Drive Mechanism，簡稱CRDM)是反應(yīng)堆控制和保護(hù)系統(tǒng)的伺服機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要功能是按照指令帶動(dòng)控制棒組件在堆芯內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)，保持控制棒組件在指令高度，斷電釋放控制棒組件，使其在重力作用下快速插入堆芯，完成反應(yīng)堆的啟動(dòng)、調(diào)節(jié)功率、保持功率、正常停堆和事故停堆等功能。

Ω密封環(huán)焊縫是控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上不同組件之間的密封焊縫，是反應(yīng)堆一回路系統(tǒng)壓力邊界的組成部分，Ω密封環(huán)焊縫具有半徑小、曲率大、管壁薄等特點(diǎn)，焊接難度大。“華龍一號”示范工程的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在M310堆型的基礎(chǔ)上進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn)，Ω焊縫的焊接位置與M310堆型不同，焊接工藝也不相同，由于是全球首堆，并沒有經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，必須研發(fā)一種新的焊接工藝，經(jīng)過焊接工藝評定后才能用于現(xiàn)場焊接。

1 “華龍一號”控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)改進(jìn)

“華龍一號”每臺機(jī)組共有61套ML-B型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，ML-B型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是在M310堆型成熟的ML-A型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)外控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造、安裝和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，并借鑒了國外三代核電控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，進(jìn)行了大量改進(jìn)設(shè)計(jì)的新型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。“華龍一號”控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)桿組件、鉤爪組件、驅(qū)動(dòng)桿行程套管、密封殼、線圈組件、棒位探測器組件及隔熱套共7個(gè)組件組成。

Ω密封環(huán)焊縫是CRDM上不同組件螺紋連接處的密封焊縫，用以實(shí)現(xiàn)不同組件之間的承壓密封，M310堆型有上部、中部、下部三處Ω密封環(huán)焊縫，其中上部和中部Ω密封環(huán)焊縫在制造廠焊接，下部Ω密封環(huán)焊縫在電廠現(xiàn)場焊接，詳見圖1所示。

“華龍一號”的CRDM進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn)，與M310堆型使用的ML-A型CRDM相比，ML-B型CRDM采用了雙齒鉤爪，一體化驅(qū)動(dòng)桿行程套管(取消了上部Ω焊縫)，密封殼與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)管座一體化(取消了下部Ω焊縫)等技術(shù)，設(shè)備的設(shè)計(jì)壽命從40年延長到60年。唯一的驅(qū)動(dòng)桿行程套管和密封殼組件之間的中部Ω密封環(huán)焊縫在電廠現(xiàn)場焊接，詳見圖2所示。

“華龍一號”CRDM現(xiàn)場焊接的中部Ω密封環(huán)焊縫的焊接位置為平焊，與M310堆型現(xiàn)場焊接的下部Ω密封環(huán)焊縫的橫焊位置不同，焊接工藝也不相同，現(xiàn)場已有的福清核電1～4號機(jī)組(M310堆型)已評定合格的焊接工藝無法使用，必須研發(fā)一種新的焊接工藝，經(jīng)過評定合格后，才能用于“華龍一號”CRDM中部Ω密封環(huán)焊縫的現(xiàn)場焊接。“華龍一號”與M310堆型Ω密封環(huán)焊縫的差異詳見表1。

表1 “華龍一號”與M310堆型Ω密封環(huán)焊縫的差異

2 “華龍一號”Ω密封環(huán)焊接工藝簡介

“華龍一號”CRDM 中部Ω密封環(huán)焊接工藝研發(fā)和焊接工藝評定使用專用模擬環(huán)來焊接，模擬環(huán)分為內(nèi)環(huán)和外環(huán)，材質(zhì)與驅(qū)動(dòng)桿行程套管、密封殼組件相同，均為某型號控氮奧氏體不銹鋼。內(nèi)模擬環(huán)的焊縫坡口尺寸與驅(qū)動(dòng)桿行程套管的焊縫坡口尺寸相同，外模擬環(huán)的焊縫坡口尺寸與密封殼組件的焊縫坡口尺寸相同。通過內(nèi)模擬環(huán)和外模擬環(huán)的組對、焊接和檢驗(yàn)，來對Ω密封環(huán)的焊接工藝進(jìn)行驗(yàn)證。“華龍一號”Ω密封環(huán)的模擬環(huán)如圖3所示。

圖3 “華龍一號”Ω密封環(huán)的模擬環(huán)

Ω密封環(huán)焊接使用填充環(huán)作為焊接材料，填充環(huán)的材質(zhì)與母材的材質(zhì)相同，為某型號控氮奧氏體不銹鋼。焊接前將填充環(huán)放入內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間，填充環(huán)有充氬槽，便于焊接前的預(yù)充氬階段氬氣能夠進(jìn)入并充滿焊縫背面，從而形成背面氬氣保護(hù)。焊接工藝評定使用的填充環(huán)與現(xiàn)場產(chǎn)品焊縫焊接使用的填充環(huán)相同，詳見圖4所示。

圖4 “華龍一號”Ω密封環(huán)的填充環(huán)

“華龍一號”控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)Ω密封環(huán)焊接的工藝評定及現(xiàn)場焊接使用國內(nèi)某焊機(jī)廠家專門為“華龍一號”研發(fā)、生產(chǎn)的CRDM中部Ω密封環(huán)自動(dòng)焊接機(jī)，自動(dòng)焊機(jī)主要包括機(jī)頭、控制柜、計(jì)算機(jī)三個(gè)部分。該自動(dòng)焊接機(jī)自動(dòng)化程度高，程序設(shè)定好后，預(yù)充氬、起弧焊接、熄弧停止的整個(gè)焊接過程均由自動(dòng)焊機(jī)完成。

Ω密封環(huán)的焊接使用鎢極氬弧脈沖單層單道自動(dòng)焊接工藝，在焊接開始之前機(jī)頭轉(zhuǎn)動(dòng)兩圈進(jìn)行預(yù)充氬，氬氣通過填充環(huán)的鋸齒狀紋路空隙進(jìn)入并充滿焊縫背面，形成背面氬氣保護(hù)，充氬結(jié)束后焊機(jī)按照設(shè)定的程序自動(dòng)開始起弧焊接，焊接一圈后焊機(jī)自動(dòng)熄弧，即完成Ω密封環(huán)焊縫的焊接。根據(jù)技術(shù)規(guī)格書規(guī)定，Ω密封環(huán)的焊接工藝評定試件在焊接完成后需進(jìn)行外觀檢驗(yàn)、液體滲透檢驗(yàn)、水壓試驗(yàn)、水壓試驗(yàn)后的液體滲透檢驗(yàn)及金相檢驗(yàn)。

焊接工藝評定試件的制作步驟如下：1)工藝評定模擬件的內(nèi)、外環(huán)裝配在焊接模擬體上；2)填充環(huán)放入內(nèi)、外環(huán)之間；3)焊機(jī)機(jī)頭裝配就位；4)焊接參數(shù)輸入焊機(jī)并檢查；5)啟動(dòng)焊接程序(預(yù)充氬2圈，焊接1圈)；6)焊后外觀檢驗(yàn)及液體滲透檢驗(yàn)；7)水壓試驗(yàn) ；8)水壓試驗(yàn)后液體滲透檢驗(yàn)；9)金相檢驗(yàn)；10)整理資料和評價(jià)焊接工藝評定。

圖5 “華龍一號”Ω密封環(huán)焊接自動(dòng)焊機(jī) Fig.5 Automatic welding machine of HPR1000 Ω sealing ring

3 Ω密封環(huán)焊接的重點(diǎn)和難點(diǎn)

“華龍一號”控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)Ω密封環(huán)焊縫的工作環(huán)境具有含放射性、工作介質(zhì)溫度高、壓力高、被焊件壁薄、現(xiàn)場施工空間狹小、施工環(huán)境要求高、對焊接設(shè)備穩(wěn)定性要求高等特點(diǎn)。Ω密封環(huán)焊縫焊接的施工重點(diǎn)在于焊前準(zhǔn)備和焊接過程中的質(zhì)量控制，焊后水壓試驗(yàn)和無損檢驗(yàn)等影響最終焊縫質(zhì)量的步驟。

Ω密封環(huán)焊縫采用專用焊機(jī)進(jìn)行焊接，焊接參數(shù)一旦設(shè)定焊接過程將很難調(diào)整焊接參數(shù)，導(dǎo)致焊接過程質(zhì)量難以控制，所以焊前必須仔細(xì)核查，保證焊接參數(shù)正確。控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為核電站反應(yīng)堆內(nèi)的核心構(gòu)件和一回路壓力邊界，屬于核安全一級部件，現(xiàn)場工況復(fù)雜，如焊后外觀檢查、焊后液體滲透檢驗(yàn)、水壓試驗(yàn)、水壓試驗(yàn)后液體滲透檢驗(yàn)出現(xiàn)不符合設(shè)計(jì)要求的焊縫，返修困難。國內(nèi)外核電機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及統(tǒng)計(jì)資料顯示[1-2]，雖然Ω密封焊縫屬于承壓的非結(jié)構(gòu)性焊縫，其泄漏在國際上已多次出現(xiàn)，國內(nèi)嶺澳核電站、秦山核電站CRDM的Ω密封焊縫在機(jī)組運(yùn)行期間也出現(xiàn)過泄漏，給核電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來危害。機(jī)組投入運(yùn)行后，Ω密封焊縫的返修存在空間狹小、焊接工藝控制要求高、輻射劑量大等特點(diǎn)，修復(fù)難度很大。

4 工藝評定出現(xiàn)的質(zhì)量問題

“華龍一號”控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)Ω密封環(huán)的焊接工藝評定，由于是首堆示范工程，焊縫結(jié)構(gòu)、位置與M310型機(jī)組有很大差異，并沒有多少經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，焊接參數(shù)是經(jīng)過大量焊接試驗(yàn)得出。在焊接工藝評定過程中，由于焊接參數(shù)還不完善、焊機(jī)性能不穩(wěn)定，出現(xiàn)了不少質(zhì)量問題。通過對這些問題產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，采取針對性的處理措施，不斷改進(jìn)、優(yōu)化，焊接工藝經(jīng)過多次的評定試驗(yàn)的驗(yàn)證最終成功。焊接工藝評定期間出現(xiàn)的主要質(zhì)量問題介紹如下。

4.1 焊縫背面未熔合

4.1.1 問題描述

在Ω密封環(huán)焊接工藝評定期間，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)模擬環(huán)在焊接完成后，焊縫背面出現(xiàn)了整圈較明顯的側(cè)壁未熔合缺陷，詳見圖6所示。

圖6 Ω密封環(huán)焊縫背面未熔合缺陷

4.1.2 原因分析

經(jīng)過全面排查和分析，發(fā)現(xiàn)缺陷產(chǎn)生的根本原因是用于焊接工藝研發(fā)的模擬環(huán)與用于焊接工藝評定的模擬環(huán)的坡口尺寸存在細(xì)微差異。在焊接工藝研發(fā)時(shí)，使用由焊機(jī)廠家供貨的模擬環(huán)焊接，坡口鈍邊存在整圈小倒角，在此情況下通過多次試驗(yàn)，確定了焊接參數(shù)。后續(xù)進(jìn)行焊接工藝評定時(shí)，使用的模擬環(huán)更換為CRDM制造廠供貨，焊縫坡口鈍邊無倒角，使用之前工藝研發(fā)時(shí)確定的工藝參數(shù)焊接，在焊接完成后發(fā)現(xiàn)焊縫背面出現(xiàn)了整圈的側(cè)壁未熔合缺陷。通過核對設(shè)計(jì)圖紙，發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)圖中焊縫坡口鈍邊并無倒角，之前焊接工藝研發(fā)時(shí)使用的模擬環(huán)的焊縫坡口尺寸與圖紙存在差異，后續(xù)焊接工藝評定時(shí)使用的模擬環(huán)坡口尺寸符合圖紙要求，詳見圖7所示。

圖7 工藝評定試件和工藝研發(fā)試件的坡口尺寸存在差異

在焊接坡口鈍邊有倒角的試件時(shí)，相比較沒有倒角的試件，熔化的焊縫金屬較少，所需的焊接熱輸入也較少，在此條件下試驗(yàn)合格的焊接熱輸入?yún)?shù)，在焊接坡口鈍邊無倒角的試件時(shí)，就可能因?yàn)闊彷斎肓坎粔颍瑢?dǎo)致焊縫根部不能完全熔合，出現(xiàn)焊縫根部未熔合的焊接缺陷。這證明了在Ω密封環(huán)焊接時(shí)，鈍邊尺寸對焊縫質(zhì)量的重要影響。

4.1.3 解決措施

使用CRDM制造廠供貨的模擬環(huán)試件(尺寸與設(shè)計(jì)圖紙相符)重新進(jìn)行了焊接工藝研發(fā)試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)適當(dāng)增大了焊接電流，焊接完成后對焊縫外觀進(jìn)行了檢查，焊縫背面成形良好，未再次出現(xiàn)側(cè)壁未熔合缺陷。使用修正后的焊接參數(shù)再次進(jìn)行了焊接工藝評定，工藝評定試件焊縫成形良好，各項(xiàng)無損檢驗(yàn)結(jié)果均合格。

4.2 焊縫背面熄弧處未焊透

4.2.1 問題描述

現(xiàn)場在進(jìn)行焊接工藝評定試件焊接時(shí)，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)試件在焊縫背面熄弧處出現(xiàn)了未焊透缺陷，如圖8所示。

圖8 焊縫背面熄弧處未焊透缺陷

4.2.2 原因分析

在焊接試件時(shí)，首先將模擬環(huán)的內(nèi)、外環(huán)裝配在焊接模擬體上，然后將填充環(huán)放置在焊縫坡口處，為了保證焊接過程中填充環(huán)能夠與坡口緊密結(jié)合，在焊機(jī)機(jī)頭部位設(shè)計(jì)了3組壓輪，壓輪之間互成120°在圓周方向平均分布。機(jī)頭轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，壓輪隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，將填充環(huán)壓緊，使填充環(huán)與焊縫坡口緊密接觸，如圖9所示。

圖9 焊機(jī)機(jī)頭的壓輪設(shè)計(jì) Fig.9 Design of the press wheel for the welding machine head

焊接開始后，填充環(huán)在電弧作用下受熱熔化形成熔池，由于不均勻溫度場的影響，填充環(huán)受到焊接應(yīng)力，有向上翹起的趨勢，此時(shí)在鎢極前方的壓輪隨著焊機(jī)機(jī)頭的轉(zhuǎn)動(dòng)而滾動(dòng)，將鎢極前方的填充環(huán)壓緊防止翹起。當(dāng)即將焊接至起弧點(diǎn)，整圈焊縫即將焊接完成時(shí)，由于鎢極前方的壓輪已走過起弧點(diǎn)，壓在了已成型的焊縫上，失去了對填充環(huán)的壓緊作用，此時(shí)填充環(huán)和起弧點(diǎn)的接頭處存在微小的向上翹起的焊接變形，在同樣的電弧熱輸入作用下，由于填充環(huán)翹起，焊接熱輸入傳導(dǎo)至焊縫根部不足，導(dǎo)致出現(xiàn)了未焊透缺陷。

4.2.3 解決措施

對焊接工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，焊接一整圈后增加了10°的搭接區(qū)域，在焊接至370°后再進(jìn)行熄弧。適當(dāng)增加了熄弧段的焊接熱輸入，在300°～370°焊接變形應(yīng)力釋放較嚴(yán)重的區(qū)間，增大了焊接電流，減小了焊接速度，使焊接熱輸入值較0°～300°區(qū)域有所增大。通過以上焊接工藝參數(shù)優(yōu)化，后續(xù)焊接過程中未再次出現(xiàn)熄弧處焊縫背面未焊透的問題。

4.3 焊縫正面出現(xiàn)波紋狀焊紋

4.3.1 問題描述

在整個(gè)焊接工藝研發(fā)、工藝評定及焊接練習(xí)階段，共焊接了80多個(gè)模擬件，其中有21個(gè)模擬件的焊縫正面的部分區(qū)域出現(xiàn)了波紋狀焊紋，與正常的焊縫正面存在明顯差別，如圖10所示。

圖10 試件表面出現(xiàn)的焊接紋路不規(guī)則

試件焊縫外表面出現(xiàn)的波紋狀的紋路，用手觸摸有明顯的凹凸不平感，與正常的表面光滑的焊縫表面相比存在較大差異，不滿足技術(shù)規(guī)格書規(guī)定的焊縫外觀檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：焊縫表面應(yīng)光滑、平整。

經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)焊紋的嚴(yán)重程度和焊紋出現(xiàn)的時(shí)機(jī)并無規(guī)律可循，同一個(gè)焊工使用同一臺自動(dòng)焊機(jī)、同樣焊接工藝參數(shù)，焊接10個(gè)試件，其中9個(gè)試件焊縫表面正常，有1個(gè)試件的焊縫外表面出現(xiàn)了波紋狀焊紋。再次焊接了10個(gè)試件，其中7個(gè)試件焊縫表面正常，有3個(gè)試件的焊縫表面出現(xiàn)了不同程度的波紋狀焊紋，焊紋出現(xiàn)的位置也各不相同。

焊紋處的焊縫內(nèi)表面并未發(fā)現(xiàn)未熔合、未焊透等焊接缺陷，對有表面焊紋的試件進(jìn)行了液體滲透檢驗(yàn)、水壓試驗(yàn)、金相檢驗(yàn)，均未發(fā)現(xiàn)焊接缺陷，試驗(yàn)結(jié)果均合格。試件外表面出現(xiàn)的焊紋，雖然可能并不會對焊縫質(zhì)量造成影響，但是不滿足技術(shù)規(guī)格書中關(guān)于焊縫表面的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，此問題如果不解決，后續(xù)在焊接CRDM產(chǎn)品焊縫時(shí)出現(xiàn)此類焊紋，依據(jù)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)只能判定為不合格，因此，必須對該焊紋產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析。

4.3.2 原因分析

在焊接過程中，填充環(huán)以自然狀態(tài)放置在待焊坡口處，并未進(jìn)行點(diǎn)焊固定，焊機(jī)機(jī)頭部位的3個(gè)互成120°的壓輪壓在填充環(huán)上，將填充環(huán)壓緊防止翹起，填充環(huán)受到焊機(jī)機(jī)頭壓輪的壓力、壓輪與填充環(huán)之間的摩擦力、焊接熱循環(huán)造成的熱脹冷縮應(yīng)力的綜合作用。針對試件外表面產(chǎn)生焊紋的問題，福清核電現(xiàn)場組織了設(shè)計(jì)單位、焊機(jī)廠家、業(yè)主單位、總包單位、施工單位、監(jiān)理單位的專家和技術(shù)人員進(jìn)行了分析討論，對該問題產(chǎn)生的可能原因進(jìn)行了深入分析，提出了驗(yàn)證方案和合理化建議，專家分析認(rèn)為：是焊接過程中填充環(huán)的應(yīng)力釋放不均勻造成了模擬環(huán)焊縫外表面的焊紋異常。

4.3.3 解決措施

焊機(jī)廠家對焊機(jī)機(jī)頭的設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)：拆除了原有的氬氣罩，將壓輪的位置向鎢極方向調(diào)整，使壓輪與鎢極之間的距離縮短了15 mm。由于原有的氬氣罩已拆除，臨時(shí)使用耐熱的不銹鋼膠帶在機(jī)頭鎢極處圍擋形成氬氣室，如圖11所示，盡量減少焊接應(yīng)力釋放造成的不利影響。

圖11 焊機(jī)機(jī)頭的設(shè)計(jì)改進(jìn)

此外，在使用填充環(huán)之前，還應(yīng)對填充環(huán)的圓度、平面度及尺寸進(jìn)行全面檢查，并進(jìn)行試裝配，全面檢查填充環(huán)與待焊坡口的匹配程度，確認(rèn)是否具備焊接條件。

以上解決措施經(jīng)過焊接試驗(yàn)驗(yàn)證，未再次出現(xiàn)波紋狀焊紋，后續(xù)焊接的十余個(gè)焊接工藝評定試件及焊接練習(xí)件也未再次出現(xiàn)波紋狀焊紋，該問題得以徹底解決。

4.4 填充環(huán)變形

4.4.1 問題描述

填充環(huán)材質(zhì)為某型號控氮奧氏體不銹鋼，厚度小于3 mm，為圓環(huán)狀，橫截面呈三角形，質(zhì)量很輕，很容易在軸向或徑向發(fā)生變形。在開箱檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，部分模擬環(huán)存在明顯的翹起和不平整問題，造成填充環(huán)和模擬環(huán)匹配不良。在焊接過程中，變形的填充環(huán)受到的壓輪壓力和焊接應(yīng)力不均勻，容易產(chǎn)生未焊透等焊接缺陷或波紋狀的不規(guī)則焊紋。如圖12所示，自然平放狀態(tài)下的2個(gè)填充環(huán)的平面無法完全接觸，局部區(qū)域存在較大的間隙。

圖12 填充環(huán)變形問題示例

4.4.2 原因分析

填充環(huán)的尺寸偏差主要是在制造廠加工環(huán)節(jié)出現(xiàn)的偏差，由于填充環(huán)的不銹鋼材質(zhì)偏軟，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造加工不易，容易造成加工誤差和測量誤差。此外，在運(yùn)輸環(huán)節(jié)及現(xiàn)場的領(lǐng)用、存放、使用等環(huán)節(jié)，也很容易造成填充環(huán)變形。

4.4.3 解決措施

制定完善的填充環(huán)存放、發(fā)放、領(lǐng)用、使用、檢查制度，明確檢查方法，使用前對填充環(huán)進(jìn)行測量和仔細(xì)檢查，裝配到模擬環(huán)后，再對填充環(huán)與待焊坡口的匹配度進(jìn)行檢查，對于不符合要求的填充環(huán)報(bào)廢處理，避免誤用。

4.5 焊機(jī)故障頻發(fā)

4.5.1 問題描述

自動(dòng)焊機(jī)是焊機(jī)廠家專門針對“華龍一號”CRDM中部Ω密封環(huán)焊接新研發(fā)的焊機(jī)，還未經(jīng)過現(xiàn)場CRDM產(chǎn)品焊縫焊接的驗(yàn)證，焊機(jī)在進(jìn)入現(xiàn)場后，在焊機(jī)調(diào)試、焊接練習(xí)、焊接參數(shù)研發(fā)、焊接工藝評定等過程中多次出現(xiàn)了故障，對工程進(jìn)度產(chǎn)生了不利影響，也增大了現(xiàn)場CRDM產(chǎn)品焊縫焊接的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，出現(xiàn)過的故障主要有：

1)焊機(jī)不能對電流和焊接速度實(shí)時(shí)監(jiān)控；

2)焊機(jī)在試件未焊接完成的情況下異常停止焊接；

3)工藝評定試件無法安裝至模擬體；

4)焊機(jī)機(jī)頭的齒輪出現(xiàn)裂紋；

5)焊機(jī)控制柜無法啟動(dòng)(保險(xiǎn)燒壞)；

6)焊接過程中鎢極停頓與中止旋轉(zhuǎn)；

7)起弧失敗及起弧粘鎢，焊接過程中粘鎢；

8)鎢極異常氧化；

9)控制柜中采集器上的運(yùn)算放大器損壞。

4.5.2 原因分析

焊機(jī)多次出現(xiàn)故障，主要是因?yàn)樵摵笝C(jī)是新研發(fā)的，在“華龍一號”首次應(yīng)用，還沒有經(jīng)過大量的實(shí)踐驗(yàn)證，焊機(jī)設(shè)計(jì)、軟硬件匹配、零部件穩(wěn)定性等方面還存在較多缺陷。

4.5.3 解決措施

1)焊機(jī)廠家派技術(shù)人員駐現(xiàn)場，全程技術(shù)服務(wù)，焊機(jī)出現(xiàn)故障后及時(shí)進(jìn)行分析和處理；

2)焊接了大量練習(xí)試件，在提高焊工焊接技能和經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，對焊機(jī)的穩(wěn)定性進(jìn)行了充分測試，使存在的問題提前暴露和處理。

3)編制了詳細(xì)的焊前檢查清單，焊接前對焊機(jī)狀態(tài)進(jìn)行全面檢查；

4)焊接正式Ω密封環(huán)焊縫前，必須先至少焊接1個(gè)試驗(yàn)件，確保焊機(jī)的狀態(tài)良好。

5 焊接工藝的現(xiàn)場實(shí)施

使用評定合格的焊接工藝在“華龍一號”示范工程CRDM中部Ω密封環(huán)的產(chǎn)品焊縫上進(jìn)行了焊接，焊接期間焊縫成形正常，未出現(xiàn)任何異常情況。焊接完成后對61條產(chǎn)品焊縫進(jìn)行了外觀檢查、液體滲透檢驗(yàn)、水壓試驗(yàn)、水壓試驗(yàn)后液體滲透檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果全部合格。

“華龍一號”示范工程CRDM中部Ω密封環(huán)的焊接工作共歷時(shí)39天，61條產(chǎn)品焊縫焊接一次合格率100%，未發(fā)現(xiàn)任何質(zhì)量缺陷，說明了前期的焊接工藝評定工作取得了圓滿成功。

6 結(jié)束語

通過對“華龍一號”示范工程CRDM中部Ω密封環(huán)焊接工藝評定期間出現(xiàn)的質(zhì)量問題的深入分析，提出了解決方案和管理改進(jìn)措施，完善了焊接工藝，保證了現(xiàn)場61條Ω密封環(huán)產(chǎn)品焊縫的焊接質(zhì)量，起到了首堆示范工程的作用，為后續(xù)“華龍一號”機(jī)組CRDM中部Ω密封環(huán)的焊接提供了參考和借鑒。