核电安装工程中不锈钢厚壁管的焊接
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摘要：本文从焊接前期准备工作、产品焊接以及焊接过程中产生的焊接应力、焊接变形等控制方面，比较系统的介绍了在核电站安装过程中不锈钢厚壁管的焊接。
关键词：焊接、不锈钢厚壁管、变形
Abstract: this article from the welding preparation work, welding and welding products produced during the welding stress, welding deformation control, more system was introduced in the nuclear power station in the process of installation of thick wall pipe welding stainless steel.
Keywords: welding, stainless steel thick wall pipe, deformation
中图分类号：TG4文献标识码： A 文章编号：
一、概述
在核电站的管道焊接施工中，不锈钢厚壁管的焊接非常常见且很重要，因为这些管道一般为RCC-M1、2级，其中的部分管道直接与冷却剂接触、或者处在反应堆的强辐射区，在高温、高压下受热冲击、中子辐射脆化、动态应变失效、高温水致腐蚀与疲劳，多发生因热疲劳、晶间应力腐蚀和水锤及效应等因素引起的裂纹，并且结构特殊，如果在施工前不精心准备，没有相应的工艺和正确的安装顺序，将会给施工带来重大麻烦，并且会对焊缝的质量造成严重影响。
核电站安装过程中涉及到得不锈钢厚壁管主要有以下几种规格，见表1。
表1
其材质主要为Z2CN18.10和Z2CN18.12，规定的化学成分如下表2。
表2
Z2CN18.10和Z2CN18.12全部为超低碳不锈钢，主要涉及到冷却剂系统、安注系统、化容系统和余排系统，工作压力和温度较高。
不锈钢的线膨胀系数大而导热能力小，在焊接时将会产生较大的变形，再加上焊接时的工艺不当，厚壁管焊接时更容易在接头和结构中易形成较大的残余应力，或产生液固裂纹，直接造成焊缝无损检测不合格，造成安装时的困难，或间接造成焊接接头的应力腐蚀，使焊接接头的使用寿命缩短或降低了焊缝的抗腐蚀能力。因此，在焊接不锈钢后壁管道时，不仅要注意焊缝本身的无损检测合格，更要主要安装时的合理性。
二、不锈钢管的焊接
2.1 焊接前的准备工作
2.1.1 焊接材料的选择
焊接填充材料的选择是设计焊接接头的关键因素。合理的焊接填充材料的选择不但可以获得满足设计要求的焊接接头，还可以有利于现场焊接施工的焊接填充材料的统一管理和综合成本控制。
根据实际考虑到管道的规格和工艺，焊丝选择Φ2.0，焊条规格为Φ3.2，牌号分别为ER316L和E316L，均为进口焊材。
2.1.2 焊接工艺评定
对于上述管道，主要进行了如表3中的评定。
表3
2.1.3 焊工资格考试
焊工资格考试按照设计院的规定及HAF603执行。
2.1.4 焊接数据包的编制
根据焊接工艺评定的结果编制焊接数据包，所编制的焊接数据包应考虑到现场的实际焊接情况，扩大参数以及焊接位置范围。
2.2 产品焊接
2.2.1 坡口形式
坡口选择原则上以熔合比越小越好，以尽量减少焊缝金属的化学成分和性能的波动；坡口形式按照设计院的规定进行加工，同时应考虑管子和管件的接口内径应保持一致。坡口如下图要求：
2.2.2 组对
根据管径的大小，采取不同的组对方法；对于小直径管，采用直接在坡口根部用焊丝点固，正式焊接时再磨掉；对于大直径管，采用不锈钢圆棒定位、焊丝点固。点固焊缝应均匀饱满且不得有裂纹。
2.2.3 产品焊接
焊接时严格按照焊接数据包进行，且应注意以下要求：
焊接时，严格按照数据包的规定参数进行；
注意背面冲氩良好；
焊接时应采用小电流、快焊速，出水平固定焊接位置的表面焊道外，应尽量使用窄焊道，并严格控制层间温度；
采取短弧操作，保证保护良好；
严禁在母材上起弧，不得使不锈钢母材收到铁素体污染。
2.2.4 产品见证件焊接
见证件焊接同正式产品焊接。
三、焊接应力的控制及焊接变形的应用
因为不锈钢的线膨胀系数大，厚壁管焊接时必然出现较大的焊接变形，如果变形不能充分释放，必然在管道中形成很大的残余应力，主要是残余拉应力。残余拉应力的存在会使焊缝加速腐蚀，甚至造成开裂。但如果掌握了变形规律，可以很好的控制和应用。所以在产品施焊之前，一定要做好充足的准备工作，例如：做好施工前的培训、技术交底等。
四、检验
对于核电过程中的不锈钢厚壁管RCC-M1、2级焊缝按照设计院给出的不锈钢无损检验标准，均需要100%液体渗透检验和100%射线探伤。
结束语
总之，不锈钢厚壁管道的焊接应严格按照设计要求和相关焊接工艺进行，杜绝违规、超电流和无资格施焊，只要充分把握、寻求规律，是可以获得满足设计要求的结果的。
参考文献：
1. 《焊接手册》，中国机械工程学会编制
2. 《RCC-M-6 压水堆核岛机械设备设计和建造规则》S篇（1993版）第6册
3. 《民用核安全设备焊工焊接操作工资格管理规定》HAF603
以上就是本人在核电施工过程中对于厚壁不锈钢管道焊接的浅疏看法，希望能够和大家共同分享，本文中未尽之处，请广大读者批评指正。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。