摘要：AP1000稳压器为核岛反应堆冷却剂系统的主设备之一，通过上部横向支撑拉耳与墙体托架的连接来保持其稳定性。拉耳与托架采用T型对接全熔透焊缝进行连接，拉耳板厚为70mm，托架板厚为76mm，焊接质量控制要求高，稍有不慎容易出现冷裂纹和母材层状撕裂等缺陷。本文通过对AP1000稳压器上部横向支撑拉耳（下文简称稳压器拉耳）焊接标准规范研究的基础上，结合现场施工情况，对其焊接施工要素及焊接过程提出了质量控制要求对后续AP1000稳压器拉耳焊接施工质量控制提供借鉴。
关键词：AP1000稳压器拉耳，焊接，质量控制
1、引言
AP1000稳压器拉耳与托架采用T型对接全熔透焊缝进行连接，拉耳板厚为70mm，托架板厚为76mm，大厚板对接焊缝对焊接过程控制要求严格，尤其对焊接预热和后热温度控制要求高。本文对AP1000稳压器拉耳的整个焊接施工过程进行了质量控制分析，提出了焊接质量控制的重点、难点及预防措施，确保焊接质量满足设计要求。
2、工程概况
2.1稳压器拉耳焊接工艺介绍
拉耳和托架采用全熔透（CJP）T型对接接头进行连接，焊接执行标准为ASME III,NF分卷。稳压器拉耳焊接工艺信息下表。
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依据技术条件要求，拉耳焊前需预热和焊后热处理，因火焰加热难以满足预热要求，采用电加热方式进行预热。焊前和焊后都要对焊缝背面托架母材进行UT检测，打底焊缝需进行PT检测，最终焊缝需进行PT与UT检测。
根据主设备支撑安装技术条件与ASME III,NF分卷要求，焊缝完成合格后需对焊缝背面母材进行UT检测，根据现场条件托架和墙体焊接完成后无法执行UT检测，依据ASME III NF-4441条款，现场采用先在托架母材上堆焊15mm厚度的覆盖层的做法来免除焊后母材UT，覆盖层使用低氢型焊条E7018。
2.2稳压器拉耳焊接质量控制重点
稳压器拉耳板厚为70mm，托架板厚为76mm，厚板焊接因焊接热输入大、焊接持续时间长，焊接变形控制为焊接质量控制重点。
同时因前期稳压器拉耳焊接过程中因焊接拘束应力以及热处理工艺选择不当导致出现了根部焊接裂纹，避免焊接裂纹的产生也是拉耳焊接质量控制的重点。
3、稳压器拉耳焊接施工前质量控制
3.1人员资质要求及控制
a）稳压器拉耳焊接时，焊工资格应同时满足设计标准（ASME）及HAF 603要求，焊工考试项目及覆盖范围见下表。
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焊工资质管理及维护控制要求：
HAF及ASME 对焊工及焊接操作的资质的连续作业均有要求，根据HAF 603要求，焊工及焊接操作工焊接工作中断超过3个月，单项资质中断超过6个月的，所持资格证书自动失效。焊前检查前复核焊工资质的有效性。
b）稳压器拉耳无损检测涉及到PT和UT，每种检测方法均需满足设计标准和HAF601要求。
3.2焊接工机具控制
依据程序要求检查焊机设备的日常维护记录是否符合要求，焊接施工前需要检查焊机标定是否在有效期之内，焊接施工过程中核实焊工是否对焊机的工作状态进行了检查。
3.3焊接材料控制
稳压器拉耳焊材进场后按照接收检查相关程序进行接收检查，包括物项标识、外观、尺寸、质保书等内容。稳压器拉耳焊接用焊材应根据焊材复验相关要求进行焊材复验工作。
焊接施工过程中焊材的管理与控制要求：
焊条领用时应对焊条保温桶进行预热，达到温度后才能装入焊条 ，焊接时应保持保温筒通电保温状态，取用焊条后立即盖上筒盖；
焊条使用前应在焊材库房妥善保管，根据焊材管理程序要求，如果不能保证焊条能够在当班时间内用完，及在当班结束前及时退库，以避免焊条受潮或意外污染；
稳压器拉耳在焊接期间，应严格检查核对每根焊条的牌号、炉批号、领料记录、焊材发放及回收记录，确保焊材使用的正确性。
3.4焊接方案及工作程序控制
稳压器拉耳现场施工前，稳压器拉耳焊接用焊接工艺评定、焊接工艺规程、焊工资质卡及相关工作程序和方案必须经过审批发布，并且焊接记录表格编制完成。
所有参加稳压器拉耳焊接施工的作业人员、焊接检查员、NDE人员必须参加焊接技术交底，清楚稳压器焊接流程及相关注意事项，并在交底卡上签字。
3.5焊接环境控制
根据安装技术规格书、稳压器安装方案及ASME 标准要求，稳压器拉耳焊接时焊接场地（半径1.5mm范围内），风速应小于2m/s，环境温度大于0℃，焊件温度大于122℃。
4、稳压器拉耳焊接施工过程质量控制
根据稳压器拉耳焊接技术要求以及焊接过程中容易发生的问题，为有效避免焊接变形以及焊接裂纹的产生，在稳压器拉耳焊接过程中从焊接组对、焊缝预热后热及热处理、焊接填充过程方面采取了有针对性的措施加以控制，焊接过程中对此类问题重点关注，确保稳压器拉耳焊接质量满足要求。
4.1 组对检查
考虑焊后焊缝中的残余应力对焊缝强度产生的不利影响，以及热处理时应力释放产生的回弹现象，焊缝组对阶段应对拉耳做反变形预留，应检查反变形预留情况是否满足要求；
拉耳上的轴承孔离焊缝区域比较近，焊接过程中产生的温度梯度必然会引起轴承孔的变形，为了减少这种有害变形，焊前往孔内嵌入同样厚度直径小于0.05mm的圆柱形钢棒；
为了保证打底焊缝成形质量，减少清根力度，背面采用陶瓷衬垫进行敷设，打底焊缝完成后可将其敲除，应重点检查焊缝背面的成形质量。
4.2 预热、后热及热处理检查
为有效促进扩散氢充分逸出，降低残余应力，改善焊缝组织，降低淬硬性，稳压器拉耳焊接要求焊件温度大于122℃，焊后及时进行后热处理，后热温度要求200-250℃，保温时间60-90min后自然冷却至室温。焊接完成后及时进行焊后热处理，热处理温度保持在（595℃～675℃）之内，保温时间不少于135min。超过425℃时，加热和冷却速度保持在（56℃）/h～(74℃)/h。
4.3 焊接过程
焊接前再次检查陶瓷衬垫的敷设情况，检查其是否紧密贴实，检查其是否覆盖焊缝全部长度；
填充焊接时应检查其层间清理是否到位，避免出现气孔、未熔合、夹渣等缺陷；
焊接过程中持续关注焊接变形，反变形预留量剩下5mm时停止施焊，进行约束工装的安装，过程中检查工装变形情况以及工装焊缝状态，确保其完好。
5、结束语
AP1000核电是全球首堆，稳压器拉耳的焊接质量管理无成功经验可借鉴，受工期、设计和现场空间影响其焊接质量存在较大困难和挑战。本文通过对稳压器拉耳焊接施工要素的要求与控制基础进行阐述，进而分析稳压器焊接施工中各工序的控制难点，结合前期稳压器拉耳焊接出现的问题提出了焊接过程预控措施，并在现场实际焊接过程中不断优化，提出了更高的检查要求和控制措施，通过精心的施工前准备工作以及后续的严格施工控制，确保了AP1000稳压器拉耳焊接施工满足标准、设计及技术规格书的各项要求，为后续AP1000稳压器拉耳的焊接质量控制提供翔实有效的参考。
参考文献
[1]稳压器横向支撑相关的设计图纸、变更文件、技术规格书、安装指南.
[2]ASME Ⅱ卷/Ⅲ /Ⅴ卷/Ⅸ卷 美国机械工程师协会.
[3]HAF 601民用核安全设备设计制造安装和无损检验监督管理规定.
[4]HAF 603民用核安全设备焊工焊接操作工资格管理规定.
[5]SNT美国无损检测协会.
论文作者:马岩
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/29
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