曾德軍

（三門核電有限公司，浙江臺(tái)州 317112）

1 除氧盤結(jié)構(gòu)及工作原理

除氧盤安裝在除氧器筒體上部，其上方有若干噴嘴。加熱蒸汽從除氧盤下方進(jìn)入除氧盤，穿過除氧盤進(jìn)入噴嘴下方的空間。除氧器頂部水室的凝結(jié)水從噴嘴噴出，被蒸汽加熱到接近飽和溫度后，凝結(jié)水中的溶解氧大部分自然逸出，完成初級(jí)加熱除氧，此后凝結(jié)水經(jīng)過除氧盤分散滴灑而下，與下方逆流而上的蒸汽進(jìn)行充分接觸換熱，被完全加熱到飽和溫度后，剩余的溶解氧也全部逸出，從而完成深度除氧。逸出的游離氧等不凝結(jié)氣體最終從噴嘴近旁的排氣口排出除氧器，經(jīng)過深度除氧的凝結(jié)水則匯入除氧水箱供給水泵給水。

除氧盤為多層結(jié)構(gòu)，由淋水盤、淋水盤支撐板、側(cè)板等部件組成，相互之間通過點(diǎn)焊連接（表1、圖1）。每個(gè)淋水盤與支撐板、淋水盤與側(cè)板、支撐板與側(cè)板之間均通過點(diǎn)焊連接。

2 除氧盤制造工藝流程

除氧盤的主要制造工藝流程包括鋼帶下料、尺寸檢查、沖壓成型、組裝焊接發(fā)貨檢查等工序。除氧盤裝配過程中通過使用專用工裝來控制淋水盤之間的間距。除氧盤焊接過程中先逐層焊接淋水盤，再焊接側(cè)板。

2.1 除氧盤制造難點(diǎn)

某電廠單臺(tái)機(jī)組有2 臺(tái)除氧器，每臺(tái)除氧器內(nèi)安裝400 個(gè)除氧盤，每個(gè)除氧盤上有316 個(gè)焊點(diǎn)，焊接數(shù)量大；除氧盤的淋水盤、淋水盤支撐板、側(cè)板均為薄壁不銹鋼材料，焊接成型難度大。因此，焊接是除氧盤制造的難點(diǎn)。某電廠除氧盤在制造過程中因焊接參數(shù)不當(dāng)，導(dǎo)致大量出現(xiàn)焊穿、過燒等質(zhì)量缺陷，最終全部報(bào)廢處理。

表1 除氧盤各部件材料及厚度

2.2 除氧盤焊接工藝特點(diǎn)

結(jié)合除氧盤薄壁點(diǎn)焊的工藝特點(diǎn)，實(shí)際生產(chǎn)過程中，一般采用電阻焊的焊接方法。電阻焊是將被焊金屬工件壓緊在兩個(gè)電極之間，并通以電流，利用電流經(jīng)過工件接觸面及臨近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱，將其局部加熱至熔化或塑性狀態(tài)，使之形成金屬結(jié)合的一種連接方法[1]。焊接過程中須同時(shí)施加壓力。電阻焊具有焊接應(yīng)力與變形小，機(jī)械化和自動(dòng)化程度高，便于大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，但是缺乏可靠的無損檢測(cè)方法，焊接質(zhì)量只能通過破壞性試驗(yàn)進(jìn)行鑒定檢查。

圖1 除氧盤外形結(jié)構(gòu)

3 除氧盤焊接質(zhì)量監(jiān)督要點(diǎn)

3.1 焊機(jī)的準(zhǔn)備與檢查

電阻焊焊機(jī)的機(jī)械化和自動(dòng)化程度高，焊機(jī)本身的質(zhì)量直接影響最終設(shè)備焊接質(zhì)量。因此，在焊機(jī)初次使用前、每點(diǎn)焊1000 點(diǎn)以及更換焊機(jī)電極時(shí)，都應(yīng)對(duì)焊機(jī)進(jìn)行必要的檢查，主要檢查包括外觀質(zhì)量檢查、拉伸抗剪試驗(yàn)和焊縫內(nèi)部質(zhì)量檢查。

（1）外觀質(zhì)量檢查，焊接表面應(yīng)平坦，無裂紋、污垢。點(diǎn)焊后板材可能發(fā)生變形，應(yīng)保證變形尺寸ε≤0.1（Ta+Tb）（圖2）。另外，焊后形成的凹坑深度在有壓痕板材厚度的20%以內(nèi)。

（2）拉伸抗剪力試驗(yàn)：用該焊機(jī)制作3 個(gè)點(diǎn)焊試塊，試塊形狀如圖3 所示。不同板厚的試塊尺寸要求按表2 執(zhí)行，當(dāng)焊接板材為不同板厚材料的組合時(shí)，試塊尺寸按母材拉伸強(qiáng)度和板厚乘積較小的板厚求取。在室溫下將試塊按照規(guī)定的夾具間距夾緊在檢驗(yàn)合格的試驗(yàn)機(jī)上，慢慢拉伸，測(cè)量使試塊斷裂的剪斷力，同時(shí)根據(jù)斷裂的試塊求取熔核直徑。若3 個(gè)點(diǎn)焊試塊的拉伸抗剪力不低于規(guī)定的各厚度最小拉伸抗剪力值，并且拉伸抗剪力偏差不超過35%，同時(shí)滿足斷面點(diǎn)焊部的熔核直徑大于規(guī)定的最小熔核直徑的要求，則判定合格。其中，拉伸抗剪力偏差=，拉伸抗剪力平均值要求和不同板厚最小熔核直徑要求見表3。

圖2 除氧盤焊接變形示意

（3）焊縫內(nèi)部質(zhì)量檢查：若拉伸剪斷力偏差超過35%，還應(yīng)進(jìn)行焊縫內(nèi)部質(zhì)量檢查，包括斷面試驗(yàn)或射線透照檢查。

斷面試驗(yàn)的方法：使用每個(gè)施工板厚的組合5 點(diǎn)（使用上述拉伸抗剪試驗(yàn)合格的焊接條件下的試塊），進(jìn)行宏觀斷面分析（把斷面放大10 倍進(jìn)行確認(rèn)）。斷面試驗(yàn)的對(duì)象是垂直于板表面的斷面，斷面試塊切斷通過焊接點(diǎn)中心位置的垂直面。研磨切出的斷面試塊之后進(jìn)行腐蝕處理，用放大鏡、顯微鏡等觀察該斷面部位（圖4）。熔深在母材厚度的40%～80%以內(nèi)，即40%≤ta/Ta≤80%且40%≤tb/Tb≤80%則判定合格。

對(duì)試塊試塊射線透照檢查，點(diǎn)焊熔接不良區(qū)域如圖5 所示。同時(shí)滿足下列3 項(xiàng)要求可判定焊接合格：最大熔接不良長(zhǎng)度A 在熔核直徑的15%以內(nèi)；熔接不良區(qū)域到熔核邊界的距離D 在板寬的25%以內(nèi)；從熔核邊界區(qū)域開始到熔核直徑15%的區(qū)域內(nèi)沒有熔接不良。

圖3 拉伸抗剪力試塊尺寸

表2 不同板厚的拉伸抗剪力試塊尺寸 mm

表3 不同板厚對(duì)應(yīng)的拉伸抗剪力和最小熔核直徑 mm

3.2 焊接工藝評(píng)定

圖4 斷面試驗(yàn)熔深示意

在除氧盤首次實(shí)施點(diǎn)焊前，應(yīng)進(jìn)行工藝評(píng)定試驗(yàn)以確定的合適電阻焊參數(shù)。對(duì)每個(gè)施工板厚的組合，至少制造15 點(diǎn)的試塊，實(shí)施下述驗(yàn)證：

（1）拉伸抗剪試驗(yàn)：每個(gè)施工板厚的組合制造10 點(diǎn)，拉伸剪斷力偏差在35%以下。如不滿足要求，調(diào)整焊接參數(shù)，再次實(shí)施10 點(diǎn)拉伸抗剪試驗(yàn)直至合格為止。

（2）斷面試驗(yàn)：使用每個(gè)施工板厚的組合5點(diǎn)（使用上述拉伸抗剪試驗(yàn)合格的焊接條件下的試塊），進(jìn)行宏觀斷面分析（把斷面放大10 倍進(jìn)行確認(rèn)），熔深標(biāo)準(zhǔn)在原板厚的40%～80%。

試驗(yàn)合格后，記錄母材厚度搭配、電極直徑、預(yù)壓/焊接/維持時(shí)間，電極壓力以及焊接電流等，用于除氧盤正式焊接。

圖5 點(diǎn)焊熔接不良區(qū)域

3.3 焊前清潔度檢查

焊前保持工件表面高度清潔十分重要，因?yàn)橛?、塵土、油漆的存在，會(huì)增加硫脆化的可能性，從而使焊接接頭產(chǎn)生缺陷。一般采用去離子水對(duì)除氧盤材料進(jìn)行清洗。

除氧盤的組裝和焊接應(yīng)在專用清潔場(chǎng)地進(jìn)行，專用清潔場(chǎng)地內(nèi)（包括焊接清潔室）要保持清潔，地面不允許有油污、灰塵和存放任何雜物。搬運(yùn)產(chǎn)品時(shí)要戴清潔的手套，洗凈后的產(chǎn)品應(yīng)在清潔的狀態(tài)下保管。

3.4 焊接過程中的檢查

點(diǎn)焊過程中，對(duì)焊接狀況進(jìn)行目視檢查，對(duì)焊接飛濺進(jìn)行清理，對(duì)冷卻水的流量進(jìn)行必要的調(diào)整；同時(shí)還要觀察焊后工件表面色彩和分布以及熔核直徑的大小和形狀變化；發(fā)現(xiàn)異常時(shí)必須中斷操作，對(duì)焊接參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，異常產(chǎn)品須全部報(bào)廢。

4 除氧盤成品檢查要點(diǎn)

（1）尺寸檢查：除氧盤的外形尺寸、淋水盤裝配間距等滿足圖紙要求；除氧盤各個(gè)平面的傾斜和扭曲控制在2 mm 以內(nèi)。

（2）焊接質(zhì)量檢查：以目視檢查為主，在焊接區(qū)域的檢查中沒有肉眼可見的裂紋、劃傷、變形、扭曲、飛邊等缺陷，如有必要可以進(jìn)行RT（Radiographic Testing，射線檢測(cè)）或者斷面試驗(yàn)。

（3）清潔度檢查：除氧盤表面在整個(gè)制造過程中應(yīng)杜絕被油脂類物品污染，最終發(fā)貨前要進(jìn)行清洗，采用去離子水，保持產(chǎn)品的清潔狀態(tài)。

5 結(jié)論

本文從除氧盤電阻焊焊機(jī)檢查、焊接參數(shù)設(shè)定、焊后鑒定試驗(yàn)等方面入手，分析了除氧盤焊接制造工作要點(diǎn)，為除氧盤制造質(zhì)量監(jiān)督提供了依據(jù)。