摘要：核电站在建设过程中，焊接是一个重要项目，焊接质量的好坏，直接影响核电站的运行安全性。文章以大径后壁不锈钢管材为例，分析了焊接特性，总结和焊接方法和工艺要点，阐述了焊接质量的控制管理措施，以供参考。
关键词：核电站；不锈钢管材；焊接特性；工艺要点；质量控制
和火电厂相比，核电能生产出清洁能源，具有较高的生态效益，因此近年来发展快速。核电站在建设工程中，会用到大量的钢材，对焊接作业提出了高要求。以下结合实践，探讨了焊接作业的质量控制措施。
1.大径后壁不锈钢管材的焊接特性分析
以大径后壁不锈钢304L管材为例，用于反应堆辐射区域，或直接和冷却剂接触，因此管道的抗腐蚀性、抗辐射性较强，机组在后期运行时，不能出现任何泄露。304L管材由C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni等成分组成，硬度在200HV以内，抗拉强度在480MPa以上，延伸率在40%以上。分析焊接特性如下：热导率低，线膨胀系数大，具有良好的焊接性能。
焊接作业中，如果焊接工艺不当，局部加热或冷却，就会产生残余应力，造成钢管腐蚀、热裂纹、夹渣、接头脆化等问题[1]。因此，必须了解焊接缺陷发生的原因，继而采用针对性的防治措施。
2.焊接方法和工艺要点
2.1焊接方法
综合分析304L管材的焊接特性，最终采用TIG焊接打底+手工电弧焊填充盖面的焊接方法。为了适应304L管材的物理、化学性能，选用ER308L焊丝、PP-A002焊条。使用前，经检验确保合格，化学成分和力学性能均满足要求。
2.2工艺要点
第一，点固焊。试件组装对口，对内外边缘15cm以内的污垢、油漆进行清理，针对坡口开展PT检验，合格后使用丙酮清洗。使用焊丝之前，清理表面、除锈；焊条要烘干，防止焊接过程中出现气孔缺陷。点固焊操作前，在管道两侧使用密封材料，形成密闭气室；或在坡口涂抹抗氧化剂，可以保护根部。此外，还要充入氩气，去除密室内的空气。
第二，打底层焊接。使用ER308L焊丝，在根部打底两层，层间温度控制在100℃以内。打底过程中，使用打火机测试氩气的保护效果，两层打底结束后，充氩操作可以停止。焊接作业由2名高水平焊工完成，焊缝的变形、收缩保持一致，两人互相监督，观察熔池和背面焊缝成型情况，出现问题重新焊接[2]。
第三，填充盖面。焊条直径为3.2mm，将电流控制在85-105A，采用短弧填充操作，控制好层间温度，减少焊接引起的变形。在敏化区域，缩短焊缝的停留时间，采取快速冷却措施。焊接过程中，重点是接头和收弧，接头应该错开分布，收弧时填满弧坑。每一层的焊道完成后，打磨表面出现银白色，确认合格继续下一道焊接。最后清理钢材表面的飞溅物、污染物，检查焊缝外观。
2.3焊接成果
焊接作业中，使用百分表、千分尺监测焊缝变形量，焊后进行无损检测。结果显示，焊缝的收缩变形一致，没有出现腐蚀、热裂纹等情况，提高了焊接接头的性能，满足各项设计指标。
3.核电站焊接质量的控制管理措施
核电站焊接工程中，要想提高焊接质量，可以从焊接作业、焊接设备、焊材、焊工四个方面，制定控制管理措施，具体介绍如下：
3.1现场焊接质量管理
第一，焊前准备。对焊接坡口进行清理加工，烘干焊材并预热工件，准备相应的焊接设备并调试，对工件定位并复核设计图纸。焊前准备是一个重要环节，以坡口处理为例，合适的坡口性状，能提高焊接质量、减小变形，减少焊材的使用量，从而提高经济效益[3]。
第二，焊接顺序。合理设计焊接顺序，能保证每一条焊缝自由伸缩，提高整体焊接质量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆举例来说，先焊接收缩量大、受力较大的部位，后焊接收缩量小、不受力的部位；焊接密封环时，应采用分段焊接工艺，最大程度减小焊缝变形。
第三，焊接参数。不同的焊接工艺和参数，适应范围不同，焊接变形量也不同。其中，焊接中厚板材时，采用CO2气体保护焊的质量优于气焊、电弧焊；焊接较薄的板材时，可采用激光焊、氩弧焊；焊接小型、精密的工件时，可采用电子束焊，形成的焊缝窄，能降低变形量[4]。
第四，焊后处理。焊接过程中，会产生焊接应力，消除通常采用热处理。将工件放在热处理炉内，设置加热温度和时间，高温作用下材料的屈服极限降低，应力较高的部位会塑性流动，随着变形减少，应力随之降低。
第五，编制焊接方案时，流程一般是：编制技术规程→准备焊接设备→选择焊材→焊接作业→无损检测→分析焊缝化学成分→开展力学试验，确保焊接作业满足性能和工艺要求。
3.2焊接设备的管理
加强焊接设备的管理，能提高使用性能，焊工应用时得心应手。一方面要合理选择焊接设备，结合作业环境、板材特点、技术要求，在满足质量的前提下，提高焊接设备的使用效率。另一方面实行人员负责制，焊接设备由固定的人员进行管理、养护，形成管理记录，降低故障发生率。
3.3焊材管理
第一，采购。焊丝、焊条等材料的采购，严格按照焊接作业的要求控制；选择供应商时，开展调查工作，建立合作伙伴关系。焊材使用前，进行焊接评定，确保质量合格。
第二，库存。焊材入库必须有合格证明，采购人员、技术人员审核质量证明文件的真伪，避免不合格焊材入库[5]。检查焊材外观，看包装是否完整，看有无破损、污染、受潮等情况。对焊材复验时，根据现场使用情况，开展力学实验，进行理化分析。合格的焊材，一般放在A级库，要求恒温处理，湿度控制在60%以内，定期查看存放质量。
第三，发放和回收。焊条发放时，要求焊接人员向物资部开具焊材领料单，然后物资部传递给烘干人员，三方均要进行核查，避免数量、型号出错。当天焊接作业未用完的焊材，要及时退还烘干室，经烘干人员清点确认。而且，锈钢材质、不锈钢材质分开放置，现场不能随意丢弃焊条头、焊丝头。
3.4焊工管理
针对焊工的管理，主要包括两点：一是模拟核电站施工环境，开展技能培训。核电站和车间环境有明显区别，在核电站现场焊接作业时，技术难度更高，影响因素更多。例如：因为墙壁阻挡，看不到另一面管材，此时就要使用镜子，观察熔池完成焊接。通过培训，提高焊接技术水平，能适应核电站现场环境，及时发现问题和隐患，提高焊接作业质量。二是实施绩效考核制度，设置科学的绩效指标，对焊工进行定期考核。考核通过的人员，给予物资奖励和精神表扬，激发工作积极性和责任心；未通过考核的人员，不能现场焊接作业，再次接受培训。
结语
综上所述，核电站建设过程中，有大量的焊接作业，如何提高焊接质量，成为施工企业的关注要点。文中以大径后壁不锈钢为例，介绍了焊接技术要点；从焊接作业、焊接设备、焊材、焊工四个方面，采取控制管理措施。希望通过本文，为核电站现场焊接作业提供经验借鉴，实现预期质量控制目标。
参考文献
[1]夏军,李杰,闵玉龙,等.核电站大口径不锈钢薄壁管在役焊接质量控制[J].电焊机,2019,49(4):216-221.
[2]陈凯.AP1000核电站大径厚壁不锈钢管道焊接技术研究[J].新型工业化,2019,9(9):68-71.
[3]高飞,张芳芳.AP1000核电站双相不锈钢塔架模块化施工技术[J].施工技术,2019,48(2):50-54.
[4]林金平,刘斌,范海平.核电站辐照监督管焊接技术及焊接质量控制[J].电焊机,2017,47(1):106-108,112.
[5]汪忠,肖劲兵,扈晓刚,等.核电站几个关键部件的智能制造焊接解决方案[J].电焊机,2019,49(4):15-25.
论文作者:张继龙
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/12
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