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摘要：控制棒驱动机构安装在反应堆压力容器顶盖的管座上，控制棒驱动机构耐压壳是反应堆冷却剂系统压力边界的组成部分，与反应堆压力容器顶盖的管座焊接构成下部Ω密封焊缝。本文主要阐述和分析控制棒驱动机构下部Ω密封焊缝焊接工艺和技术要点。
关键词：控制棒驱动机构；密封环；焊接
前言
控制棒驱动机构耐压壳安装在反应堆压力容器顶盖的管座上，属于反应堆冷却剂系统压力边界的组成部分，与反应堆压力容器顶盖的管座焊接构成下部Ω密封焊缝，焊缝等级为RCC-M 1级，焊缝质量要求高。
1、概述
控制棒驱动机构安装在反应堆压力容器顶盖的管座上，它能够按照控制和保护系统的指令，带动控制棒组件在堆芯内上下运动，保持控制棒组件在指令高度，断电释放控制棒组件，使其在重力作用下快速插入堆芯，完成反应堆的启动、调节功率、保持功率、正常停堆和事故停堆等功能。它的耐压壳是反应堆冷却剂系统压力边界的组成部分，与反应堆压力容器顶盖的管座焊接构成下部Ω密封焊缝，耐压壳壁薄，且工作介质具有放射性、温度高、压力高等特点，焊缝等级为RCC-M 1级。本文主要阐述和分析Ω密封焊缝焊接工艺和技术要点。
2、母材
控制棒驱动机构耐压壳材料为00Cr18Ni10N不锈钢 ( 满足RCC-M M3301中Z2CN19-10控氮不锈钢规定)，压力容器顶盖上的管座材料为 Z2CN19-10控氮不锈钢(满足RCC-M M3301规定)。
3、焊接方法和焊材选用
焊接方法采用脉冲TIG自动焊，焊接所用的填充环材料为00Cr18Ni10N不锈钢，填充环材料技术要求与控制棒驱动机构耐压壳材料相同。补焊所用焊接填充材料为ER308L，技术要求应满足RCC-M S2000规定，焊接填充材料的存放和使用要求应满足相关程序规定。
4、焊接
4.1焊接前应对耐压壳与管座间密封环焊缝坡口及附近区域进行外观和尺寸检查，检查区域不允许存在影响焊接质量的缺陷，外观和尺寸检查合格后，应按技术文件要求对耐压壳与管座的待焊区域进行液体渗透检验。
4.2液体渗透检验完成后，将填充环点焊到耐压壳焊接坡口上。点焊数量不应少于4点，焊点应均匀分们在填充环的四周，焊点应牢固，不脱落。 焊工应具备不锈钢氪弧焊接资质且有点焊填充环的经验。对点焊质量不符合要求的填充环应及时更换，不得重复使用。更换填充环后，应避免在工件的同一部位进行点焊操作，点焊完成后应填写点焊记录。
4.3 点焊后填充环的下端面至耐压壳坡口的距离不得大于1.5mm，以保证安装过程中拧紧耐压壳时，填充环表面不会与管座上的焊接坡口表面接触。按技术规格书有关规定，将耐压壳到管座上。安装完成后，应检查耐压壳与管座的对中情况。
4.4 将焊机吊装到耐压壳或法兰上，对填充环下端面与管座坡口间隙、电极伸出长度、电极与工件距离、电极偏离填充环中心的虳离等参数进行测量，并填写焊接记录。
5、焊接过程中检查
5.1 焊接过程中，应对焊缝表面和背面提供氩气保护，氩气的纯度为≥99.999%。焊前对焊机进行每段秒数值的检查，根据控制柜上显示的每段秒数值与理论值进行对比，满足要求后方可进行后续焊接。
5.2 根据现场焊接数据包中的焊接工艺数据单，在焊机的控制柜上设定相应的焊接参数。焊接参数检查完成后，焊接操作人员启动焊机，让焊机自动完成焊接过程。
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5.3 启动焊接程序后，在预转充氩阶段，查看并记录控制柜上显示的每段秒数值， 如不满足要求在起弧前停止焊接程序，在焊接阶段， 查看并记录控制柜上显示的每段秒数值。
5.4 在整个焊接期间，应防止第三者分散操作人员的注意力，并避免在焊接部位产生气流或振动。在下部Ω密封环焊接期间，焊接人员应注意观察熔池的状态，当出现异常情况时，应将焊机暂停，暂停后焊机仍能提供氩气进行表面保护，在焊接过程中应尽量避免此类现象的出现。焊接程序完成后，对记录曲线进行检查，并记录焊接总时长，如有异常，应停止后续焊接。焊接完成后，用不锈钢钢丝刷轻轻地清理焊缝表面并抛光焊缝表面，清理所用工具必须满足RCC-M F6432的规定。
6、产品焊接见证件焊接
在产品焊接前，应按与产品焊接相同的规定，焊接一个见证件，并按技术规格书的规定对见证件进行检验。试件检验合格后，方可进行产品焊缝的焊接。在产品焊接过程中，如果焊接中断48小时以上，需重新焊接一个见证件，并按技术规格书规定对其进行检查。检验合格后，方可继续进行产品焊缝的焊接。
7、焊后检验
7.1 焊接完成后应进行外观检验，焊缝余高最大不能大于1mm，焊缝最大宽度不能大于8mm，焊缝表面应光滑、平整，呈光亮的金属光泽，无引弧，不允许有咬边、弧坑、夹杂等缺陷存在。
7.2 外观检验合格后应进行液体检验，验收标准如下：
7.2.1焊缝金属不允许有任何缺陷显示；
7.2.2焊缝金属邻近区域任何显示都应作记录，呈现以下显示的所有缺陷不得验收：
线状显示；
尺寸大于1.5mm的非线状显示，以及尺寸小于1.5mm但其间距小于3mm的非线状显示。
其它区域尺寸大于或等于1mm的任何显示都应作记录，呈现以下显示的所有缺陷不得验收：
线状显示；
尺寸大于3mm的非线状显示；
边缘间距小于3mm的3个或3个以上排成一直线的显示；
在100cm2矩形表面上有5个或5个以上的密集显示。该矩形选自显示最严重的部位，且边长不超过20cm。
8、水压试验
为了验证焊缝的密封性，应进行水压试验。水压试验要求如下：
水压试验用水满足RCC-M中A级水的规定；
水压试验所用的压力测量仪表必须进行标定，并在有效期内使用。压力测量仪表的量程为 0-30MPa，单位刻度最大为0.2MPa；
水压试验时，将压力稳定在 23.1MPa至23.3MPa，保持密封 15分钟至30分钟。试验过程中，目视检验焊缝表面，不允许存在渗漏，若压力下降到22.8MPa以下，则水压试验不合格；
水压试验合格后，应按第6条的规定再次进行液体渗透检验。
9、产品焊缝返修
9.1对焊接过程中断和焊后外观检查、焊后液体渗透检验、水压试验、水压试验后液体渗透检验不合格的焊缝，可以进行焊缝的补焊。补焊工艺必须按RCC-MS3524的规定通过焊接工艺评定，焊接人员必须通过资格评定，补焊采用钨机惰性气体保护焊。焊接时，应对背面提供保护气体，保护气体为≥99.999%氩气。补焊时，应保证焊接区域的温度在20℃左右。
9.2对于现场产品焊接过程中出现的突发状况而引起的焊接过程中断，应开启不符合项报告，不符合项报告中的处理措施经批准后，方可进行该产品焊缝的补焊。对于需要补焊的部位，应按照相关程序进行返修意见处理方法的确定，并将补焊信息进行记录，焊缝修补完成后应重新无损检验和水压试验。
10、总结
控制棒驱动机构下部Ω密封焊缝属于反应堆冷却剂系统压力边界的组成部分，焊缝质量要求高，且。需要重点对焊接工艺及焊接过程的关键工序进行严格控制，以保证产品焊缝焊接质量。
参考文献
[1]FQS-420480-JT2控制棒驱动机构耐压壳及热电偶柱阴法兰在反应堆压力容器管座上的焊接和检验技术要求.
[2]压水堆核岛机械设备设计和建造规则（RCC-M2000版+2002补遗）.
论文作者:唐宏伟,李双波
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第9期
论文发表时间:2018/8/27
标签：控制棒论文; 耐压论文; 反应堆论文; 水压论文; 点焊论文; 顶盖论文; 机构论文; 《建筑学研究前沿》2018年第9期论文;