（中国核工业华兴建设有限公司核电工程事业部 210019）
摘要：在核电站钢衬里高强度锚固件的预制施工中，采用专用组对装置提高了高强度锚固件的组对精度；在焊接施工全过程中采用电加热控温技术，确保了施工质量，改善了施工环境，提高了施工安全性。
关键词：高强度锚固件；焊接；自动控温
在百万千瓦级CPR1000/M310堆型核电站反应堆厂房的安全壳防泄漏衬里（以下简称“钢衬里”）底板内环的施工中，在50㎜厚的内环板上焊有Q345C Φ80X100的高强度锚固件（以下简称“锚固件”）具有数量多（每一个机组数量约为2100个）、定位精度高、钢板厚而焊接难度大等特点和难点。在以往的施工中主要采用手工划线组对和手工氧乙炔火焰加热及焊条电弧焊焊接锚固件的施工工艺。
本文的核电站钢衬里锚固件的焊接施工中，在充分发挥现有设备潜能的基础上，采用专用定位装置组对锚固件、电加热自动控温技术的施工工艺，解决了中厚板焊接技术中焊接过程的预热、层间温度和后热的温度参数的控制措施 ，产品质量得到进一步提升，缩短施工工期，改善施工作业环境。
1.焊接性分析及工艺选择
1.1锚固件接头组成
锚固件接头由内环板和锚固件套筒组成（详见图1，见下页）。内环板钢板材质为P265GH-Z35厚度50㎜的钢板；锚固件规格为Φ80×100，材质为Q345C，设计承载能力705kN，内螺纹与GB/T20065-2006中直径40㎜的螺纹钢筋相匹配，整个锚固件由专业厂家按照图纸用Q345C钢棒采用机加工而成。
计算出P265GH钢的冷裂敏感指数Pcm=0.33%。
因Pcm=0.33%＞0.20%，由此可判断P265GH钢具有一定的冷裂倾向。
1.2.2 Q345C钢的冷裂倾向分析
Q345C钢的化学成分(质量分数，%)：C≤0.20，Si≤0.50，Mn≤1.70，Cu≤0.30，S≤0.030，P0≤0.030，Cr≤0.30，Ni≤0.50，Mo≤0.10，V≤0.15。
参考1.2.1中的公式计算Q345C钢的冷裂敏感指数Pcm=0.36%，由此可判断Q345C钢也具有一定的冷裂倾向，与P265GH钢的冷裂倾向相当。
1.3其它焊接性分析
1.3.1热裂纹
在P265G和Q345C钢的化学成分中S和P的含量低，Mn/S≥40满足除硫要求，具有较好的抗裂性能，正常情况下焊缝中不会出现热裂纹。
此外，材料经复检未发现化学成分存在偏析现象，故热裂纹出现的可能性很小，也不会产生热裂纹。
1.3.2再热裂纹
由于不含强碳化合物形成元素, 因而对再热裂纹不敏感。
1.3.3层状撕裂
由于内环板选用具有抗层状撕裂特征的Z35钢，经复检其断面收缩率均在65%以上，不易产生层状撕裂。
综上所述，锚固件接头的焊接主要以防止出现裂纹缺陷为主，需采取预热、层间控温和后热的措施。
1.4焊接工艺及焊材
由于锚固件套筒数量多，焊接量大，为有效控制焊接变形，采用焊接变形小、焊接效率高的药芯焊丝二氧化碳气体保护焊工艺，焊接材料为天泰焊材（昆山）有限公司生产的低氢型碳钢药芯焊丝E501T-1，焊丝直径为Φ1.2㎜，其扩散氢（水银法）含量≤5ml/100g。
2.施工工艺流程
锚固件预制的工艺流程见图2。
3.2.3.1焊接
根据锚固件数量，安排4～8名焊工，采用药芯焊丝CO2气体保护焊工艺，采用小电流施焊。采取错位跳焊进行施焊，至少间隔4～6个锚固件焊接，打底、填充和盖面如此进行，一侧锚固件的所有焊缝打底结束后依次进行填充，填充全部完成后再进行盖面。
3.2.3.2层间温度控制
在焊接完成第一面的锚固件后按照4.4.1、4.4.2步骤完成第二面加热器、保温棉及热电偶的设置和铺设。直至第二面锚固件焊接前要求第一面的加热器仍继续工作，以保证构件温度在100～200℃。
3.2.4后热
在第二面焊缝全部焊接完毕后，对焊缝进行自检，合格后铺设1～2层保温棉，进行后热。
重新设置温控柜上主控仪表的后热参数：升温至220～240℃，升温时间20~40分钟，保温时间120分钟，启动温控柜进行加热和保温工作。
后热完成后关闭温控柜，拆除保温棉和加热器及热电偶，清理构件及修磨焊缝。
4.质量控制
1. 施工作业过程中在每道工艺施工过程中各项操作都应严格按照相应工作程序要求进行施工。
2.焊接过程中预热、层间温度及后热的温度控制和保证构件受热均匀是关键。在焊接施工过程中，由1~2名专职质检员负责监督和检查构件预热温度、层间温度和后热温度、焊接电流参数和焊接顺序。
3. 根据设计要求，锚固件定位偏差为±3㎜。
4. 根据设计要求，焊缝为I级焊缝，不允许存在咬边、夹渣、气孔、凹陷、裂纹等缺陷，焊缝进行100%的无损检验。
结论
与传统的人工定位、手工预热和焊条电弧焊接锚固件的施工工艺相比，锚固件的定位偏差控制在1.5㎜范围内，锚固件接头焊缝经无损检验未发现裂纹缺陷（见图12），施工工期缩短5天，降低了工程成本，减少了CO2气体排放。
参考文献
[1]中国机械工程学会焊接学会编，焊接手册第2卷（第3版），P267，机械工业出版社 2008。
[2]GB/T 1591-2008.低合金高强度结构钢.
[3]GB/T 20065-2006.预应力混凝土用螺纹钢筋.
[4]压水堆核岛机械设备设计和建造规则 RCC-M (2000和2002补遗）.S3200.
论文作者:赵贵会
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/13
标签：锚固论文; 裂纹论文; 衬里论文; 内环论文; 高强度论文; 焊丝论文; 温度论文; 《电力设备》2017年第32期论文;