核电站反应堆冷却剂系统波动管安装焊接技术

核电站反应堆冷却剂系统波动管安装焊接技术

张识渊 吕长亮

中国核电工程有限公司郑州分公司 河南 郑州 450000

摘要：本文论述了核电站反应堆冷却剂系统波动管的安装、焊接技术,详细阐述了波动管安装前的方案、焊接工艺评定等的准备工作要求,安装工序和具体实施过程及要点,焊接技术要求和焊接参数控制,焊接质量检验方法以及焊接变形的控制等,并对波动管焊接工作的重点进行了经验总结和反馈,对后续核电站反应堆冷却剂系统波动管的安装焊接及质量控制具有借鉴作。

关键词：核电站；反应堆冷却剂系统；波动管；安装焊接

引言

波动管属于核一级设备，连接着主管道和稳压器，是反应堆冷却剂系统压力边界的重要组成部分，运行中长期承受反应堆冷却剂的高温、高压及温度变化，其安装焊接质量直接关系到核电站的安全运行，安装焊接质量要求高，技术复杂。现以某国产商用核电站反应堆冷却剂系统波动管安装为例，分析研究其安装焊接技术。

1、波动管的安装焊接

1.1波动管安装焊接前的准备工作

　波动管由5段牌号为Z2CND18-12的控氮无缝热轧不锈钢管现场焊接组成，管径φ355.6×35.7mm，总长度约为19.1m。主管道热段波动管接管嘴的理论中心标高为+8.920m，稳压器下封头波动管接管嘴的理论中心标高为+13.278m。在波动管现场施工前，首先应按规程对下述相关活动进行检查。

施工方案，波动管安装、焊接方案必须经监理公司及业主审查，认可后方可用于指导现场施工。波动管焊接工艺评定，波动管焊接工艺评定根据技术要求以及现场实际安装情况，共做了3项评定，经监理公司及业主审查合格。焊工资格，为确保波动管焊接质量，现场从担任主管道焊接工作的焊工中挑选2名经培训后，根据HAF0903进行焊工考试，考试结果经监理公司及业主审查合格后方可担任波动管的焊接。设备就位情况，波动管各管段应在稳压器就位前运入安装区域；焊接工作应在主管道一环热段焊接完成及稳压器最终就位后方可进行。现场条件，为了保证波动管安装满足Ⅱ级工作区的要求，在所有施焊部位，应用防火板和围布加以围栏，形成一个相对独立的施工空间，以满足施工现场的清洁度要求。材料验收，原材料（波动管、焊材等）经过验收合格且质保文件和复验报告齐全。施工工机具，对波动管焊接时所用的焊机标定情况进行认真检查，两次标定间隔不得大于3个月。

1.2波动管的安装

　波动管由5段管段现场焊接而成，共6道焊口，最终将反应堆冷却剂系统主管道的一环热段与稳压器连接起来。每一管段都有编号，管段的两端都打有标记，RCP010/02管段B、C两端的坡口及RCP010/05管段E端的坡口已加工完毕，RCP010/01管段的B端、RCP010/03管段的C端、RCP010/04管段的E端留有约70mm的现场安装调整余量，在RCP010/01管段的A端、RCP010/05管段的F端留有40mm余量以满足水压试验的要求。波动管安装操作顺序如下：（1）波动管定位放线标记；（2）波动管预组装及管段划线；（3）坡口的加工和尺寸检查；（4）波动管的组装、调整、点焊；（5）波动管RCP010/01、RCP010/02、RCP010/03管段之间B、C焊口的焊接及RCP010/04、RCP010/05管段之间E焊口的焊接；（6）波动管RCP010/01~03和RCP010/04~05两焊接管段水压试验；（7）波动管最终A、D、F三道焊口的组对焊接。波动管定位放线及标记，根据稳压器波动管管段及焊口布置图和稳压器波动管几何尺寸及坐标示意图，在稳压器波动管间的地板和墙面上标记出冷态时波动管的理论中心线。标记从稳压器下封头的波动管接管嘴中心线开始到一环主管道热段波动管接管嘴中心线为止。

2、波动管的焊接

波动管焊接要求，根据波动管现场焊接技术条件的要求，波动管焊接过程中必须注意以下事项：（1）坡口表面应清洗干净，无水、油脂、氧化物和其他可能影响焊接质量的物质。（2）焊接作业应避免在相对湿度大于90%、打底焊时风速大于2m/s、电弧焊时风速大于10m/s等恶劣的环境下进行。（3）环境温度如果低于-10℃，则禁止施焊，焊件温度至少保持在+5℃以上。（4）焊接过程控制层间温度小于173℃。（5）采用窄焊道焊接方法，并注意及时调整施焊顺序以控制焊接变形。（6）层道间应清理干净，坡口两侧边缘100mm范围内均匀涂抹白垩粉，以防止飞溅并防止电弧焊烟尘和熔渣的污染。（7）打磨时，应防止在打磨中出现过热区。（8）禁止在波动管表面起弧，TIG焊接应具备远距离起弧装置。（9）在任何情况下，严禁波动管与铁素体接触。（10）焊口不允许强行组对，在第一道及最后一道焊缝上禁止锤击。

3、波动管焊接质量控制要素

3.1施工人员控制

所有施工活动都需要人力投入，施工人员的整体素质对施工质量好坏至关重要。第一:焊机是倾斜焊机的主要操作者，直接控制轻焊机的质量。因此，焊工的知识水平、身体状况、质量意识、工作方式直接影响套管焊接质量。焊接人员必须具备高度的专业知识，焊接振动管线的每个焊接人员都必须经过彻底的培训，具备必要的焊接技术，以便能够及早发现和处理焊接过程中出现的峰值，从而正确处理焊接位置中的困难焊接。在焊接轴之前，焊工应模拟套管焊接，以熟悉套管焊接的操作。焊接人员的身心状况直接影响焊接过程中的操作级别，从而影响焊接质量。提高焊工的质量意识和停止运转是开展定期岗位培训、提高焊工的责任和使焊工能够正确认识营养不良的危险的长期任务，并意识到严格执行程序指示的重要性；对焊接事故经验的注意是加强宣传焊接错误的原因和有效解决焊接错误的措施。二、抓手应具有高度的资质、质量意识和责任心。当您循环焊接时，叶片刀把应该移除焊接头，而不会影响下一个焊接的凹槽。当焊缝PT和RT需要时，叶片持有者应平滑地抛光焊缝表面，圆角与螺母相交处的焊缝，且斜角焊缝厚度不超过4mm，以防止RT区域受到影响。第三，焊接技术人员应具备更强的焊接理论基础，具备设计波动的经验，熟悉波动的重点弱点。焊接技术人员应具有更高的质量意识和责任，焊接指南文档应符合上游文档和技术标准的要求，文档应仔细编写，不得向机械工程师提供错误的指导。第四，质量干事负责焊接过程各个阶段的质量检查，要求对波动设计进行审查，并熟悉波动设计中可能出现质量问题的领域。质量代表必须具有较高的检查水平、较高的质量意识和较高的责任，并且在检查过程中要小心地找出被其他人忽略和忽略的不合格物料。

3.2底焊控制项

套管焊缝采用GTAW焊接法焊接，要求双面焊缝。基本焊缝是整个波浪坡口焊缝中最重要和最困难的焊缝。熔接接合的品质主要取决于以下因素:熔接准备群组的品质、熔接处理和技能经验。焊缝组对间隙和有缺陷边的控制不足可能会使基本焊缝的加工变得困难。焊缝背面缺少保护可能会对焊缝质量产生负面影响。底焊焊接经验不足、焊接参数不足、焊接工艺不正确等会影响焊接质量和质量。基层焊接需要以下几点:第一，靠背应采用亲水形式保护，在电流组合之前应采用截止锤ca。100mm远离分段间隙，组完成后，凹槽表面还用无锈胶带保护凹槽接缝，以确保凹槽接缝处于完整的氨保护状态，而焊接接缝则分离焊接接头。二、焊工共同工作，选择相应的

结束语

　反应堆冷却剂系统波动管共8道焊口（包括2个见证件），共拍片136张，一次拍片合格率100%，高质量地完成了反应堆冷却剂系统波动管的安装、焊接工作，为今后核电建设积累了宝贵的财富。

参考文献：

1. 沈俊雄.核电站建设经验汇编[M].北京：原子能出版社，2019.

2. 王平德.秦山核电二期工程建设经验汇编[M].北京：原子能出版社，2015.

3. 林诚格.非能动安全先进核电厂AP1000[M].北京：原子能出版社，2018年.

4. 袁义帆，卢煦，杨星红，等.16MND5/309L/308L/Z2CND18-12N异种金属焊接件的组织和性能[J].理化检验：物理分册，2016，50（6）：404-408.

[5]杨小杰，等.ASME与RCC-M标准核一级设备焊接制造要求[J].电焊机2019，49（4）：1-5.