賈連斌

摘要：不銹鋼換料水箱由于材料的焊接特性和換料水箱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等因素，導(dǎo)致?lián)Q料水箱焊接過程中焊接變形不容易控制。因此，必須嚴(yán)格控制焊接過程的每個環(huán)節(jié)，如板材的預(yù)制加工、組對焊接等，嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝參數(shù)及焊接順序。按照提出的焊接變形控制方法。

關(guān)鍵詞：核電站；不銹鋼貯罐；焊接

1 換料水箱簡介

1.1 換料水箱功能

換料水箱在核電廠的功能是在停堆換料時向反應(yīng)堆換料水池中充水。在反應(yīng)堆裝置出現(xiàn)失水事故的意外情況下，換料水箱為安全噴淋系統(tǒng)（EAS）和安全注入系統(tǒng)（RIS）提供所需的含硼水。

1.2 換料水箱設(shè)計要求

換料水箱的核安全等級為2級，質(zhì)保等級為QA1，清潔度等級為 A1 級的核安全設(shè)備，主體材料為00Cr19Ni10（304L），焊接材料為E308L，有效容積1600 m3，設(shè)計壓力為常壓。

1.3 換料水箱組成

該水箱為圓筒立式貯罐，由一個球冠形封頭（上封頭）、一個由7 段不同壁厚壁板焊制成的圓柱形筒體、一個平封頭（下封頭）、檢修平臺和梯子組場拼裝采用倒裝法。通過帶緊線路的水平拉桿，將均布設(shè)立在貯罐筒壁內(nèi)側(cè)的數(shù)根起吊立柱和罐體中心的平衡柱點(diǎn)焊固定在壁板上，并與下口的脹圈、組合叉鉤及手拉葫蘆等連接在一起以形成吊裝能力。

2 產(chǎn)生焊接變形的原因

焊接過程中，焊縫及其附近的溫度很高，而遠(yuǎn)處金屬隨距離增加，熱量傳導(dǎo)遞減，導(dǎo)致構(gòu)件上溫度分布不均勻，使得不等量膨脹，冷卻后，構(gòu)件就產(chǎn)生了不同程度的收縮和縱向變形以及橫向變形，造成了構(gòu)件形狀的改變。貯罐中腹板厚度較薄、面積大、焊縫數(shù)量多，如果焊接時焊縫收縮控制不當(dāng)，易造成底板內(nèi)部應(yīng)力分布不均而產(chǎn)生波浪變形，因此采用分散、對稱焊接是控制波浪變形的必要手段。

3 焊接變形控制措施

3.1 環(huán)形邊緣板與底層壁板角焊縫的焊接

貯罐底層壁板厚31mm，該T型焊縫為雙面坡口的全焊透焊縫。焊接填充量大，如不加以控制，焊后變形勢必很大，因此在罐壁板吊裝就位后，需在罐內(nèi)、外側(cè)交錯設(shè)置三角形筋板（間距l(xiāng)m左右，直角位置倒角以不妨礙焊接為宜），點(diǎn)焊進(jìn)行剛性固定，待底板全部焊縫完成，冷卻24h后方可去除。

3.2 中腹板的焊接

中幅板焊接時，焊工應(yīng)均勻分布，由中心向外施焊，先焊短縫后焊長縫。焊接長縫時，應(yīng)采用由中間往兩端分段跳焊方法（前兩層或三層必須采用分段跳焊法），相距宜300mm。同時焊長縫還必須采用隔縫跳焊法，以便將底板因焊接引起的整體凹凸變形控制到最小程度，無論長縫還是短縫，施焊到末端時應(yīng)預(yù)留出500～800mm的一段暫不焊接。中腹板內(nèi)側(cè)500mm預(yù)留焊縫應(yīng)在中腹板搭接長焊縫完成后進(jìn)行，中腹板外側(cè)800mm預(yù)留焊縫應(yīng)在邊緣板與中腹板之間的搭接焊縫焊接前完成。

3.3 環(huán)形邊緣板的焊接

環(huán)形邊緣板組焊力一式為加墊板的對接焊，組對點(diǎn)焊時須保證兩邊緣板與墊板緊密接觸，防}卜焊接時出現(xiàn)未熔合等缺陷；在內(nèi)、外側(cè)靠近板頭處分別加引弧板和收弧板，保障端頭焊縫質(zhì)量，待焊接結(jié)束冷卻后切劑去除。焊接時采用隔縫跳焊法，把奇數(shù)（偶數(shù)）焊縫預(yù)留作為伸縮縫，偶數(shù)（奇數(shù)）焊縫先焊接。在第一層打底焊縫后，將邊緣板對接焊縫與焊接變形相反的力一向墊高160mm左右，施焊力向由外向里分段退焊，在焊接過程中觀察變形大小，逐步調(diào)整減少墊起高度，以達(dá)到最仕效果。

3.4 環(huán)形邊緣板與中腹板之間搭接焊縫的焊接

環(huán)形邊緣板與中腹板的連接縫（俗稱最終焊縫）焊接前，應(yīng)先將中腹板外側(cè)800mm預(yù)留焊縫焊完，之后將環(huán)形邊緣板與中腹板之間的夾具松開，再對最終焊縫進(jìn)行點(diǎn)焊、焊接。施焊時焊工沿圓周方向均勻、對稱分布，第一層焊道采用分段同步跳焊，其后沿同一方向采用連續(xù)焊。

4 焊接工藝參數(shù)

焊接熱輸入是影響變形量的關(guān)鍵因素。在焊接方法確定的情況下，可通過調(diào)節(jié)焊接參數(shù)來控制制熱輸入，在保證熔透和焊縫無缺陷的前提下，焊接熱輸入盡可能小。換料水箱底板和頂板焊接工藝參數(shù)如表 1 所示。

5 焊接變形的控制原則

（1）采用小電流多層多道焊，快速焊接，層間溫度控制在 100 ℃以下，減少敏化溫度區(qū)間停留時間，避免晶間腐蝕。（2）先焊收縮量較大的焊縫，使焊縫能夠自由地收縮。（3）先焊在工作時受力較大的焊縫，使內(nèi)應(yīng)力合理分布。（4）先焊短焊縫，后焊中長焊縫，最后焊接長焊縫，使焊縫有較大的橫向收縮余地。（5）對于長焊縫，一般采用分段跳焊法；對于環(huán)焊縫，焊工對稱分布沿同一方向同步焊接。（6）罐壁縱向、環(huán)向焊縫采取雙面焊接，與介質(zhì)接觸的內(nèi)側(cè)焊縫最后施焊。（7）底板與第一層壁板角焊縫：先焊內(nèi)側(cè)角焊縫，再焊外側(cè)角焊縫，打底焊由數(shù)名焊工沿周向均布同向施焊。

結(jié)束語

核電站大型貯罐質(zhì)保等級高，焊接質(zhì)量要求嚴(yán)格，在電站運(yùn)行期間占有舉足輕重的作用，焊接變形雖然容易發(fā)生，但通過采取合理的焊接順序、分段退焊和跳焊法、反變形法等綜合措施，有效的控制了焊接變形，保證了核電高標(biāo)準(zhǔn)的焊接質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙凌燕.核電焊接接頭裂尖力學(xué)特征及環(huán)境致裂裂紋擴(kuò)展速率研究[D].西安科技大學(xué)，2014.