浅谈核电厂核安全级设备焊接技术分析

浅谈核电厂核安全级设备焊接技术分析

蒋胜勇

中国核工业第二二建设有限公司 湖北武汉 430051

摘要：核级主设备在应用的过程中，需要承受高温和高压，因此对设备的应用质量和安全性能存在较高的要求。在进行设备生产和制造的过程中，焊接作业是非常重要的一项建设内容，因此要对这个环节进行重点管理，才能保证生产出来的设备能够具备更加优越的性能，在使用的过程中，能够发挥更大的作用。在进行设备生产时，要选用更加优秀的焊接人员，还要对焊接技术的应用情况进行全面的管理，才能充分发挥焊接技术的应用效果。本文就核级主设备焊接技术进行相关的分析和探讨。

 关键词：核级主设备；焊接；技术；分析探讨       

在进行核电反应堆系统建设的过程中，主设备主要包含了蒸汽发生器和主泵等结构。这种设备的运行环境比较恶劣，因此必须做好设备的生产管理，才能提高设备的应用安全性。在进行设备生产和制造时，焊接属于最基本的制造手段。在对其进行焊接处理的过程中，焊缝和热影响区都经历了比较复杂的热循环和冶金过程，焊缝的质量会受到操作人员和材料以及焊接工艺的影响。因此在对焊缝进行处理的过程中，需要根据焊缝类型制定针对性的解决措施，才能对其进行全面的解决，避免对设备的应用产生不良影响[1]。

 一、核级主设备焊接技术应用要点

       （一）焊缝类型及焊接方法

       我国核电行业在发展的过程中，已经对现有的核电堆型进行了更新和换代。在进行核电技术应用的过程中，机组的建设数量正在不断的增加，核电行业的发展水平也在不断的提高。但主设备的内部结构和焊缝类型并没有发生较大的改变，例如华龙1号主设备的主要焊缝类型和焊接方法，在发展的过程中并没有发生明显的改变。核电主设备的焊缝和堆焊层的类型比较多，主要存在同种金属密封焊和异种金属对接焊等类型。在进行焊接技术应用时，各种技术在实践的过程中，已经发展的比较成熟，主要采用的焊接工艺还是基础型的电弧焊等类型[2]。

      主设备低合金钢材料的对接焊缝，主要呈现承压焊缝的形式，焊缝的类型为环焊缝，通常将其称为主焊缝。在进行焊接的过程中，采用了窄间隙的焊缝焊接形式，必须对其进行全部焊透，才能为后续焊接作业的开展，提供有效的支持。为了提高设备的耐腐蚀性能，要在现有的材料基础上，进行不锈钢堆焊层的焊接作业，还需要建设过渡层和耐腐蚀层。在进行焊接的过程中，首先要对安全端进行制作，并且在现场选用同种金属进行焊接处理。在进行材料与安全端连接时，要严格按照安全程序进行标准作业，才能降低质量问题的发生几率[3]。

     （二）焊接材料

      在进行焊接的过程中，材料的应用性能，会对最终的焊接结果产生直接性的影响。要想提高设备的应用质量，在进行焊接材料选择的过程中，可以选用低合金钢和不锈钢等材料。要根据焊接技术的运用要求，对材料进行具体的选择。在进行焊接的过程中，还要做好材料的处理。

二、核级主设备焊接技术应用难点

       （一）堆焊层

      目前我国在进行核电主设备研发的过程中，已经对其进行了自主设计与制造。国内制造厂的焊接技术已经变得更加成熟，但是在实践环节的过程中，依然存在一些技术难点。因为在进行主设备研发时，相关技术的智能化水平比较低，无法对其进行自动化的处理。焊接作业的开展，严重依赖于操作人员的技术能力与责任心。要想提高工作的质量和效率，在进行焊接的过程中，要对技术的运用情况进行全方位的管理。操作人员经常会出现失误等情况，甚至会引发探伤不合格等问题。在进行镍基合金进行焊接时，无法对材料进行自主可控的处理。例如RPV焊缝中，堆焊层的处理难度比较大。因为这种材料的流动性比较差，润湿性能比较低，在使用的过程中，容易出现气孔和夹渣等问题。焊接人员在对其进行处理时，每焊接一道材料，需要对其进行打磨处理，要对材料的缺陷和裂纹进行全面的处理，才能提高焊接作业的开展质量。但因为打磨处理作业量比较大，会降低整体的工作效率。在对焊缝进行处理的过程中，存在一定的难度。

      在对这些材料进行焊接时，经常会出现微裂纹等问题，这种问题的处理难度比较大。我国不同项目的多台机组中，RPV安全端焊缝都出现了探伤不合格的问题。一旦出现这种问题，需要对其进行返修处理，严重影响了工程的建设进度。要想对这些问题进行解决，需要开展实验，降低裂纹和缺陷问题的发生几率，提高焊接作业的开展质量。但当前我国并未研发出一种技术，对这些问题进行全面的解决，需要选派经验更加丰富的焊接人员开展工作，才能对这一问题进行有效的规避。

（二）核级焊接材料

      目前我国在进行核电站主设备建设的过程中，大多数施工原材料完全依赖于进口。尽管我国在进行设备生产制造的过程中，已经拥有了完全自主知识产权。在进行零部件制造和生产的过程中，可以由国内厂家开展相关工作，但一些主要的材料还是依赖于进口，这就提高了设备的生产成本。我国在对材料进行生产和制造时，已经开始进行技术的探索，也取得了一定的研究成果，但尚未对其进行大规模的推广和使用。

     因为我国焊材金属的超纯冶炼难度比较大，难以对其中的微量元素含量进行有效的控制，核心成分的配比比较困难。在进行镍基合金材料处理时难度最大，对技术要求更高。在进行材料制造和生产的过程中，我国尚未建立统一的质量评价体系，无法对材料的生产性能进行全面的检验，无法保证材料的应用可靠性，不同批次之间的材料应用质量差异比较大。国产的材料力学性能已经得到了一定程度的提高，但焊接工艺性能比较差，无法对材料进行科学的处理，这就导致材料的应用质量得不到有效的提升。因此我国必须加大材料的研发力度，才能降低材料的采购成本，为设备的生产提供有效的支持。

（三）钴基合金堆焊

     在进行设备焊接的过程中，钴基合金材料的用量比较少。但在对其进行焊接处理的过程中，对金属的硬度要求比较高，必须对焊接偏差进行有效的控制，这就对焊接工艺提出了更高的要求。在进行实际生产和制造的过程中，因为堆焊层的一次合格率比较低，经常会出现材料浪费等情况，需要对其进行全面的解决，才能从根本上提高设备的生产质量。

     结语：综上所述，在对核级主设备进行研究的过程中，要对典型例子进行深入的分析，并且对设备的主要焊缝类型以及焊接方法、无损检验方法等工作进行全方位的管理，才能从根本上提高设备的制作质量和效率。当前在进行设备焊接的过程中，存在一些技术难题。要在现有技术的基础上，对其进行创新和优化，才能提高焊接水平，确保设备在应用时更加的安全稳定。在对设备进行焊接的过程中，还要拓宽工作思路，促进我国核电事业进行可持续发展。

        参考文献：

        [1]马鸣，刘智君，张德金，柳云天.管插套焊接要点分析及质量控制措施[J].压力容器，2021，38（03）：80-86.

        [2]李洋，罗震，郑博方，王帅，罗丹青，金帅.基于大数据的全球焊接研究进展（2014～2018年）[J].电焊机，2021，51（01）：1-16+119.

        [3]韩宇，冯伟，邹小平，邹力维，陈波.核电用不锈钢带极电渣堆焊焊带和焊剂的研制[J].机械制造文摘（焊接分册），2020（05）：16-19.

作者简介 蒋胜勇 ，男，汉族，湖北省枣阳市，出生年月日:1987-10-10，职称：工程师，2011.06毕业于长江大学，主要从事焊接技术管理方面工作。