盧其海

摘 要：核電站核島主管道的焊接是核電站建設質量控制中的關鍵。以國內某6×1 000 MW 核電站的核島主管道焊接工程為實例進行了相關分析和討論，詳細介紹了窄間隙自動焊技術，并提出了窄間隙自動焊技術的質量控制方法。該工程產品質量檢驗結果表明，主管道窄間隙自動焊工藝是可行的，質量控制措施是有效的，內在質量和產品外觀均滿足設計要求，相關方法可為同類工程提供參考和借鑒。

關鍵詞：核電站；窄間隙自動焊技術；蒸汽發(fā)生器；反應堆

中圖分類號：TM623.4 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.154

核電站主回路管道（又稱為反應堆冷卻劑系統管道）與蒸汽發(fā)生器、反應堆壓力容器、主泵共同構成一回路壓力邊界。為了有效縮短建造周期、降低建造成本和保障施工質量，可采用惰性氣體保護窄間隙自動焊焊接工藝的實施。在核電站主回路管道的焊接工作中，窄間隙自動焊焊接工藝被廣泛應用，比如寧德和陽江核電站主回路管道現場焊接便采用了此工藝。窄間隙自動焊的主體是自動焊機，由自動焊操作工操作，這在某種程度上徹底改變了傳統焊接方法對焊工的要求。窄間隙自動焊焊接工藝具有焊接質量高、焊接效率高等優(yōu)點，但易出現側壁熔合不良、頻繁粘鎢、燒穿等情況，進而導致工作效率受到一定的影響。

1 窄間隙自動焊焊接工藝

1.1 焊接方法

在核電站的建造過程中，關鍵點和難點之一為主管道的現場焊接。傳統的主管道焊接工藝為焊條電弧焊接，其焊接質量會受到焊工的專業(yè)技術水平、身體狀況和情緒等因素的影響，且因該工作的勞動強度過高，常導致焊工的焊接效率較低，最終造成工期延長。窄間隙自動焊焊接工藝與傳統的焊條電弧焊工藝相比，具有以下5個優(yōu)點：①焊接效率高，可以不間斷地作業(yè)。②熔敷金屬填充量少，可降低填充材料成本。③焊接過程簡單，對工人的要求相對較低。④焊接接頭質量高。自動焊焊接過程均由自動焊設備根據標準的焊接參數進行的，整體焊縫的焊接熱輸入穩(wěn)定、合理，焊縫的晶間組織均勻、晶粒小。⑤整個焊接過程具有可追溯性、可視性。窄間隙自動焊焊接工藝在焊接的整體過程中會進行視頻監(jiān)控和記錄。

1.2 填充材料

常見的焊接填充材料為不銹鋼實芯焊絲，即規(guī)格為φ0.8 mm的ER316L和規(guī)格為φ1.0 mm的ER316LSi。其中，ER 316L 往往應用于打底焊道和支撐焊道的焊接，ER316LSi往往應用于填充焊道和蓋面焊道的焊接。

1.3 焊接設備

較為常用的窄間隙自動焊設備為自動焊機。結合目前國內相關核電站主管道現場焊接的情況看，確定采用加拿大LIBURDY公司的自動焊機和有效的自動焊工藝參數，從而焊接出質量合格、穩(wěn)定的焊縫。

2 常見問題及其處理措施

雖然窄間隙自動焊工藝已經在寧德核電站和陽江核電站等的主回路管道中得到了應用，但在實際焊接過程中，仍會出現側壁熔合不良、頻繁粘鎢、燒穿等問題，進而對焊接質量造成了潛在影響。因此，就窄間隙自動焊過程中有可能出現的問題提出了以下處理措施。

2.1 側壁熔合不良

6GT位置180°～270°焊縫根部下側和5GT位置180°～270°焊縫根部兩側易出現側壁熔合不良的問題。造成上述問題的主要原因有以下2點：①電弧張開角度不足。電弧張開角度的影響因素主要有鎢極的錐度、電流的大小、鎢極的類型等。在焊接前，應注意鎢極的選擇，確保鎢極尖無開花現象；根據焊縫的實際情況選擇彎鎢極或直鎢極。②熱輸入量不足。主管道現場焊接使用的焊接工藝均經過了工藝評定的驗證，即焊接所使用的參數已經過驗證。因此，熱輸入量不足是側壁熔合不良的原因之一，可通過在可調范圍內增加峰值電流、降低行走速度、減小基值電流來緩解此情況。

2.2 粘鎢

粘鎢通常是指在焊接或起弧的過程中，鎢極部分在接觸到熔池后造成短路，導致焊接過程無法正常順利進行的情況。出現該問題的主要原因有以下3點：①鎢極偏轉。由于在窄間隙焊接工藝中規(guī)定了鎢極的縱向偏轉角度，如果在90°和270°兩個位置出現粘鎢，則可考慮調整鎢極的縱向偏轉角度。②冷卻水循環(huán)不順暢。由于電源主機與機頭間的線纜（內有水管）較長，且在焊接過程中線纜常出現被絆、被壓等現象，導致冷卻水循環(huán)不暢，進而導致粘鎢。因此，在焊接過程中應注意整理線纜，將維護冷卻水管加入日常工作中，并定期更換冷卻水。③層間溫度較高。在連續(xù)焊接數道后，易在270°附近發(fā)生因熔池過大而引起的粘鎢。因此，在焊接過程中應隨時觀察熔池，在保證熔合良好的情況下，降低基值電流和弧壓，盡可能地減少熱輸入量。

2.3 燒穿

燒穿是指在焊接過程中，電弧將坡口鈍邊或焊縫擊穿，熔化的金屬自坡口的背面流出，進而形成孔洞的現象。引發(fā)該問題的原因為間隙或錯邊量過大、焊接中電流異常增大、機頭卡澀等。因此，焊縫組應盡量做到零間隙和零錯邊，從而有效避免該問題的發(fā)生。此外，在根部打底焊接時，應盡量在間隙最小的區(qū)域起弧，且不要靠近間隙處，等送絲后再向焊縫中心移動。

3 結束語

本文給出了窄間隙自動焊主管道施工過程中常見問題的解決措施，以期為保障后續(xù)窄間隙工藝的順利實施提供一定的參考。

參考文獻

[1]武江，周國萍.焊接手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.

[2]黃厚坤，張輝.900 MW壓水堆核電站系統與設備[M].北京：原子能出版社，2005.

〔編輯：張思楠〕