汪金海

中核集團(tuán)三門核電有限公司 浙江三門 317112

正常余熱排出系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱RNS）又稱為停堆冷卻系統(tǒng)，它的功能是在停堆后實(shí)現(xiàn)并保證核燃料的持續(xù)、有效的冷卻，該系統(tǒng)共設(shè)置兩臺(tái)余熱排出泵（簡(jiǎn)稱RNS泵）作為整體系統(tǒng)的動(dòng)力來(lái)源。某核電站1號(hào)機(jī)組正常余熱排出泵施工過(guò)程中，泵接管嘴焊口打底焊后出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。

1 RNS泵接口焊縫缺陷原因分析

RNS泵接口與不銹鋼管道SA312-TP304L焊接時(shí)，施工單位采用ER 308L焊材進(jìn)行打底焊。通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)RNS泵接口基材為SA-487 Gr CA6NM，但是表面存在ERNiGr-3堆焊層。在ASME標(biāo)準(zhǔn)中，RNS泵基材SA-351 Gr CF8為鑄件材料、被指定的P-No.8，不銹鋼管道材料SA312-TP304L被指定的P-No.8，兩者焊接可使用不銹鋼焊材ER 308L。但鎳基材料ERNiGr-3堆焊層與不銹鋼管道SA312-TP304L焊接時(shí)，應(yīng)選用與堆焊層化學(xué)成分接近的堆焊材料。因此，焊接母材判斷錯(cuò)誤造成所選用的焊接工藝與母材不匹配是造成焊接裂紋的直接原因。此外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，RNS泵接口焊縫缺陷產(chǎn)生的根本原因有以下三點(diǎn)：

1.1 設(shè)備資料不齊全

經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)：施工管理單位對(duì)RNS泵進(jìn)行開(kāi)箱時(shí)，設(shè)備部分資料未隨設(shè)備及時(shí)釋放。釋放給現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備資料僅有部分“輪廓圖”和“組裝圖”，用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)安裝。設(shè)備安裝重要的《安裝文件》、《運(yùn)行維護(hù)手冊(cè)》，包括包含此事件的接管嘴材質(zhì)信息的文件，均未正式釋放到現(xiàn)場(chǎng)。

1.2 焊接工藝選取程序缺失

RNS泵管口焊接沒(méi)有單獨(dú)編制施工方案，使用通用的核三級(jí)管道安裝工作程序進(jìn)行質(zhì)量控制。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)：施工單位使用“施焊單”明確焊接母材，選擇焊縫適用的焊接工藝規(guī)程（WPS），進(jìn)行QC見(jiàn)證簽證放行，記錄操作焊工及焊接參數(shù)。“施焊單”部分內(nèi)容由管道技術(shù)人員填寫(xiě)，例如管線信息，母材信息等；部分內(nèi)容由焊接技術(shù)人員填寫(xiě)，如選用的焊接工藝規(guī)程（WPS）、焊接施工工序等，但僅有焊接技術(shù)人員簽字和日期，沒(méi)有審核和批準(zhǔn)要求，施工管理單位也沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行審核的要求，其適用的程序《施工記錄管理程序》，僅將其定義為施工記錄，且也沒(méi)有對(duì)其單獨(dú)提出要求。

1.3 人員專業(yè)技能不足，欠缺質(zhì)疑的工作態(tài)度

根據(jù)已釋放到現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備圖，雖然不能反映接管嘴具體為何種材質(zhì)，但在RNS泵外殼的部分圖紙中能識(shí)別出設(shè)備出口、入口接管口處的材質(zhì)與泵本體是不同的。技術(shù)人員沒(méi)有提出質(zhì)疑并發(fā)起設(shè)計(jì)澄清單，而是按照對(duì)技術(shù)規(guī)格書(shū)、圖紙的錯(cuò)誤的理解判定了泵接管口處的材質(zhì)，并以此編制了“施焊單”；技術(shù)部技術(shù)人員在收到施工管理單位發(fā)出的泵的相關(guān)圖紙后，錯(cuò)誤的判斷了圖紙需求，沒(méi)有分發(fā)給從事與接口管道安裝和焊接工作的管道隊(duì)。

2 RNS泵接口缺陷處理

2.1 焊接工藝準(zhǔn)備

在ASME第IX卷QW-283.4中對(duì)帶堆焊隔離層的焊縫工藝評(píng)定提出了要求如下：當(dāng)在堆焊隔離層后的后續(xù)焊縫部分的一個(gè)重要變素改變或在堆焊隔離層后由另一個(gè)組織完成后續(xù)焊縫部分時(shí)，應(yīng)按下列方法之一完成一個(gè)新的評(píng)定：（a）按QW-283.2或QW-283.3進(jìn)行評(píng)定，當(dāng)原來(lái)評(píng)定的堆焊隔離層厚度小于3/16in.（5mm）時(shí)，其堆焊隔離層厚度或線能量均不應(yīng)比原評(píng)定使用的更大或更高。（b）當(dāng)原來(lái)評(píng)定的堆焊隔離層厚度等于或大于3/16in.（5mm）時(shí)，在堆焊隔離層后后續(xù)焊縫部分的評(píng)定可使用通常與堆焊隔離層的化學(xué)成分向匹配的任何P-No.的母材試件[1]。

按照上述要求，如進(jìn)行RNS泵接管嘴焊接，需重新進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。焊接工藝評(píng)定所需母材有兩種選擇，一個(gè)是使用原鎳基焊材ERNiGr-3進(jìn)行堆焊，另一個(gè)是選用與堆焊隔離層的化學(xué)成分相匹配的材料。根據(jù)設(shè)計(jì)文件《AP1000補(bǔ)充制造和檢查》要求規(guī)定，ERNiGr-3鎳基材料為條件限制使用材料，為此開(kāi)啟了不符合項(xiàng)，經(jīng)設(shè)計(jì)方評(píng)估后同意原樣接收。因此，現(xiàn)場(chǎng)決定采用ERNiGrFe-7鎳基焊材。

2.2 缺陷去除和坡口打磨

由于該缺陷出現(xiàn)在設(shè)備管口且有堆焊層，為了減少對(duì)原有管口的坡口形式破壞和原有堆焊層的影響，現(xiàn)場(chǎng)在缺陷去除過(guò)程時(shí)，將刀具布置在不銹鋼管道側(cè)，從管道側(cè)開(kāi)始切割，過(guò)程控制進(jìn)刀量，每次進(jìn)刀不超過(guò)1mm。

焊縫切開(kāi)后，沿著坡口角度小心打磨剩余焊縫，禁止直接打磨焊縫，每次打磨量不超過(guò)1mm，直到將焊縫完全打磨掉，打磨過(guò)程中嚴(yán)禁打磨坡口，焊縫完全去除后進(jìn)行液體滲透檢測(cè)。為了將原焊縫熔合區(qū)去除，在焊縫清除完全后，在泵接口原坡口側(cè)10mm處定位一測(cè)量點(diǎn)，并從坡口測(cè)向外1mm、2mm處劃兩條直線，打磨至約1mm劃線處停止打磨，打磨量最多不得超過(guò)2mm劃線處。對(duì)打磨后的坡口進(jìn)行液體滲透檢測(cè)，至此原焊縫全部去除。

2.3 RNS 泵接口焊接

RNS泵接口焊接過(guò)程按照坡口準(zhǔn)備、組對(duì)、充氬、焊接、無(wú)損檢測(cè)等5步施工。為了保證焊接質(zhì)量，控制要點(diǎn)如下：

（1）焊接前放置氬氣室，并使用測(cè)氧儀測(cè)量焊縫背面含氧量，保證氬氣溶度大于99.99%。

（2）除打底層外其余焊層采用多道焊，各層各道的焊接接頭必須錯(cuò)開(kāi)。

（3）每一層每一道焊完后均應(yīng)徹底清除焊道面的熔渣，并消除各種表面缺陷。

（4）層內(nèi)溫度控制小于100℃，并安排專人記錄焊接參數(shù)和層間溫度。

（5）焊接過(guò)程嚴(yán)格按照WPS執(zhí)行，確保焊接電流、電壓、焊接速度等參數(shù)滿足要求。

3 結(jié)論

RNS泵接口焊接缺陷的直接原因是施工單位根據(jù)經(jīng)驗(yàn)誤認(rèn)泵接口母材材質(zhì)。經(jīng)進(jìn)一步原因分析發(fā)現(xiàn)：泵到場(chǎng)設(shè)備資料不齊全；現(xiàn)場(chǎng)焊接管理程序?qū)徍肆鞒倘笔?；專業(yè)技術(shù)人員技能水平不足等管理原因是根本原因。為了保證焊縫返修一次合格，現(xiàn)場(chǎng)采取嚴(yán)格的質(zhì)量管控措施。返修后焊縫進(jìn)行了外觀檢查和無(wú)損檢測(cè)，表明RNS泵接口焊縫質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)和施工要求。上述焊接缺陷問(wèn)題的調(diào)查和處理，為后續(xù)重要設(shè)備管口的焊接施工提供了借鑒。