核电站不锈钢覆面工程焊接技术应用

核电站不锈钢覆面工程焊接技术应用

冯长源

北京四达贝克斯工程监理有限公司河北石家庄050021

摘要：核电站不锈钢覆面工程焊接技术的合理应用对核电站有重要的作用，本文以具体的工程项目为例对该技术的应用进行探究。文章首先对不锈钢覆面工程进行了介绍并对其材料性能进行分析；接着分析了焊接接头与焊接方法；最后对核电站不锈钢覆面工程焊接工艺进行了详细分析，包括人员资质、覆面板焊接接头、坡口加工与组对、气体保护措施、道间温度的控制、焊接变形控制、模拟焊接缺陷以及标准与规范的理解八个方面。

关键词：核电站；不锈钢；焊接技术

引言

核电站不锈钢覆面是核燃料、废料等的放射性屏障，通常情况下在施工完成之后需要进行水密封试验，对焊接变形控制要求较为严格，另外，该种工程焊接部分焊缝返修通过率比较低，故而工艺要求较高。本文对核电站不锈钢覆面工程焊接技术应用进行探究与总结，以期为核电工程不锈钢焊接起到一定的指导作用。

一、不锈钢覆面工程概述及材料性能分析

（一）不锈钢覆面工程概述

不锈钢覆面工程中核电安全等级为2级，质保等级为QA1级，覆面工程是核燃料与废料的运输以及存储场所，同时也是二者的放射性屏障，故而焊接要求也比较高。其焊缝为1级焊缝，在焊后要求100%的目视检查、真空检测、射线检测以及液体渗透检测。同时对焊接变形控制要求也极严，要求凹陷深入在3mm之内。

（二）材料性能分析

不锈钢覆面工程中所用的覆面材料为00Cr19Ni10钢，该种钢材的成分以及力学性能如表1所示;

该种钢材的化学性能及力学性能达到国际要求，有较高的弯曲、焊接性能以及耐腐蚀性，不过该种钢材在低温环境下塑性会比较低。故而在焊接时应当针对焊接接头的特点选用合理的焊接方法结合恰当的焊接工艺进行焊接。

二、焊接接头与焊接方法

（一）焊接接头

对覆面工程焊接接头的分析主要探究探究工程的裂纹敏感性、耐蚀性以及脆化。从裂纹敏感性来看不锈钢的热导率比较低，约是碳钢的三分之一左右，所以在焊缝金属凝固结晶的过程中可能会产生焊接热裂缝。从焊接接头的耐蚀性角度来看，00Cr19Ni10钢在700℃左右进行敏化处理时可能会受到晶间腐蚀。从焊接接头的脆化角度来看，00Cr19Ni10钢中含有δ铁素体，δ铁素体与γ相相结合，可能会产生σ相化合物，导致焊接接头在低温中脆化。

（二）焊接方法

结合不锈钢覆面工程的具体情况在焊接中主要选用手工钨极氩弧焊焊接方法，辅以焊条电弧焊的方法，焊条电弧焊主要用于导流槽、支撑件等辅助部分的焊接。在施工之前，经过试验，选择了合适的焊丝及焊条，分别是ER316L型以及E316L型。因为这两种焊材中有Mo元素，这一元素能够使00Cr19Ni10钢的抗裂性能增加。

二、核电站不锈钢覆面工程焊接工艺

（一）人员资质

人员资质是焊接工艺中重要的组成部分，但是常被忽略。核电站不锈钢覆面极为重要，各种检测项目尤其是无损检测的项目比较多，并且这些项目的要求都十分严格，所以在焊接中必须要配备资质较佳的无损检测人员以及核级焊工，并且及时对这些人员进行培训，这样方能确保焊缝的焊接质量，使质量隐患降至最低。

（二）覆面板焊接接头

核电站不锈钢覆面要求任何方向沿1m测量时，凹陷深度不能超过3mm，要求极高，不允许覆面板出现变形等，所以在焊接前需要对焊接质量以及防止变形效果进行多次试验，在确保工艺参数不变的情况下提升效率。不锈钢覆面工程技术人员在分析之后，对覆面板焊接接头进行了改进，其改进后的形式如图1所示：

（三）坡口加工与组对

坡口加工与组对这一环节的工艺主要是以标识好的焊缝控制线作为基准，使所有的坡口尺寸与规范要求相符合，同时还需要留有焊接余量，这样才能尽量避免因为焊接热收缩所造成的覆面板尺寸不够的问题。另外，在焊接前，还需要用不锈钢刷将坡口两侧的杂质清理干净，以确保达到技术要求。

（四）气体保护措施

气体保护措施主要是对不锈钢覆面的背面保护，如果背面出现氧化则极有可能会影响到整体的质量。通常情况下，需要从两方面出发进行设计。

1）板对接焊接工艺所采取的背面保护措施。板对接焊接工艺采用的主要是拖罩氩气室背面保护技艺，该种技艺主要是通过选择一个不锈钢钢管，在钢管上钻一排小孔，具体钻多少小孔应当依据焊接构件对氩气的实际需要来判定，接着再利用拖罩进行跟踪充氩，以起到保护作用。

2）管道焊接工艺的背面保护措施及焊接要点。当固定口管线相对比较短的时候，可以采用整体充氩的技艺，这种技艺要求在焊接前将管内空气完全排出，这样方能确保效果。

图1板对接坡口形式及尺寸

（五）道间温度的控制

道间温度的控制可以有效避免焊接热裂纹的产生以及碳化物的析出，该种方式能够使焊接接头的塑性、韧性以及耐蚀性提升，同时还能规避晶间腐蚀，以使核电站不锈钢覆面不出现焊接变形的情况。通常情况下，需要保障道间温度在60℃左右，尽量使焊缝金属不要长时间的停留在温度比较高的地方，在确定温度之后再进行下一道焊接。

（六）焊接变形控制

从上文的分析中可以看出，不锈钢本身所具备的物理性质决定了该种钢材可能会产生焊接变形的情况，而焊接变形则直接影响着核电站不锈钢覆面工程的质量，所以需要采用相应的技术来控制。通常情况下有两种方式，分别是火焰矫正以及反变形法两种，在采用这两种方式时候应当尽量使接头截面的焊缝熔敷金属减少，同时均匀的分布温度，从而确保不锈钢的刚性拘束。

（七）模拟焊接缺陷

为了确保焊接的质量，在正式焊接之前需要有针对性的进行模拟，甚至可以借鉴其他的不锈钢覆面的焊接经验，使缺陷尽可能的消除。以使实际工程中的返修率尽量降低。通常情况下在工艺评定使其便需要试件拍片，业主、监理、施工等各方对此进行论证，以修正缺陷问题，以确保质量。

（八）标准与规范的理解

核电站不锈钢覆面工程焊接要求以及其中使用的材料质量等都有相应的标准，如国外的标准、国家的一些标准以及行业内的标准，在实际施工活动中，却没有统一的标准，各种标准使较差运用的，不同部门以及机构不同的标准可能会使工程出现一些安全隐患，出现经济损失。故而除却以上的技艺之外，还必须要有相应的标准与规范。

结语

本文是对核电站不锈钢覆面工程焊接技术应用的探究，文章以具体的实例为证对不锈钢技术的应用进行了详细探究，并总结了其他的焊接技术，以期为核电工程焊接人员提供一定的参考，同时抛砖引玉，希望有更多的学者参与其中进行探究，以提升核电站不锈钢焊接技术的水平，提升核电工程的质量。

参考文献：

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