徐大堡核电工程CV筒体焊接总结

徐大堡核电工程CV筒体焊接总结

罗锡鹏

北京四达贝克斯工程监理有限公司北京100000

摘要：本文介绍了徐大堡核电工程CV筒体的焊接工艺、焊接顺序、焊接施工过程控制要求、焊接施工难度及注意事项等，为后续AP1000堆型CV筒体焊接质量控制提供了一定经验。

关键词：CV筒体焊接质量控制注意事项

1、工程概况

徐大堡核电工程钢制安全壳（ＣＶ）拼装执行ＡＳＭＥ标准２００１版＋２００２补遗。筒体板材质为SA-738Gr.B，内直径为39624mm，总高为42735mm，由11圈板组成，分三环拼装，三环分别为４圈＋４圈＋３圈，每圈由12块环板组成。筒体与底封头／顶封头共同构成完整的钢制安全壳，形成核岛防泄漏的一道屏障。

目前施工区域为一环4圈环板的焊接施工。其中底环板厚47.6mm，高3905mm，其余环板厚44.5mm，高3883mm。

2、焊接工艺介绍

筒体焊接的焊接方法为焊条电弧焊（SMAW），焊材选择E9018-G-H4的焊条。环缝12条（包括与封头相焊的两条环缝），约1495m、纵缝121条，约513m，均是双面坡口熔透焊缝。

根据ASMEⅨ材料分组（QW-420）可知，SA-738Gr.B属于P-NO.1组3，最小抗拉强度为85ksi（约585MPa），焊接这种碳钢时，淬硬、冷裂倾向较大，必须进行焊前预热，以防止裂纹出现。焊接时须实时监控，以保证焊接质量。

3、焊接施工过程介绍

3.1组对

定位焊后间隙为0~5mm时，不作处理可正常焊接，对于间隙在5~10mm时，焊接时使用陶瓷衬垫或SA-738Gr.B材料的衬垫。

焊接坡口组对错边量的要求：

焊接坡口尺寸公差应符合焊接工艺的要求，纵缝错边量≤3.2mm，环缝错边量≤5.6mm，并且定位焊完成以后必须重新检查定位的尺寸是否改变。在纵缝、环缝允许的错边量范围内应修整成平滑过渡，在完工的焊接宽度范围内的斜度至少为3：1，必要时，在焊缝边缘的外侧堆焊附加焊缝金属。

焊件组对前应检查坡口面，以及其内外侧表面不小于25mm范围内无油、漆、垢、毛刺等，且不得有任何影响焊接质量的缺陷存在；

定位焊用手工电弧焊在筒体内侧进行焊接。定位焊缝长度不小于100mm，间隔200~300mm。施工时，根据实际情况，可调整定位焊缝长度及间隔距离。定位焊前预热温度为100~200℃，层间温度不高于200℃。

3.2焊前检查

焊接前应检查组装质量，清除坡口面及坡口两侧25mm范围内的泥沙、水分、油污、氧化皮及铁锈等。

3.3预热

需采用火焰或电加热的方法进行预热，预热温度为100~200℃。定位焊缝、短焊缝或局部需要加热的情况下可采用火焰加热，主体焊缝采用电加热。若采用电加热，则采用温控仪控温，测温仪进行测温。若采用火焰加热，应按照动火相关程序进行申请，并在许可的限定内使用。

3.4焊接

3.4.1纵缝焊接顺序

当相邻的2张筒体板组装就位，进行定位焊，经焊前检查合格后，可以开始纵缝焊接。每条纵缝由一名焊工施焊。内侧前三层、外侧前三层分段退焊，每一分段焊缝的焊接方向是从下向上。其余填充层及盖面层从下向上整条焊缝焊完。

3.4.2纵缝具体焊接方法

焊接时采用多层多道，正、反面交替，接头错开焊，接头错开不小于30mm；

先行焊接外侧打底层和部分填充层，焊层数为3层，可根据现场实际情况进行调整；

完成打底层和部分填充层焊接之后，使用碳弧气刨或打磨进行清根，PT检测焊缝根部；

根部PT检测合格后，完成剩余层焊缝的焊接；

当每完成一条焊缝的焊接后，对焊缝表面进行清理，焊工应自检。

3.4.3环缝焊接顺序

当一条环缝全部相邻的每一纵缝（除去调整板焊缝）大约80%焊接完成后，进行环缝定位焊。环缝全部相邻的纵缝焊接完成和焊前检查合格后，开始焊接环缝。环缝焊接采用分段同向焊的方法，每段长度根据安排焊工的数量平均分配。每层焊缝应尽量在整圈完成之后，再焊接下一层。

正式焊接时，有必要对环缝T型接头处先进行焊接，防止接头处应力过大造成焊缝开裂。

焊缝分多个工位分段同向进行焊接，内侧按顺时针方向进行焊接，外侧按逆时针方向进行焊接。

环缝具体焊接顺序：

焊接时采用多层多道，正、反面交替，接头错开焊，接头错开不小于30mm；

先行焊接外侧打底层和部分填充层，焊层数为3~5层，可根据现场实际情况进行调整；

完成打底层和部分填充层焊接之后，反面碳弧气刨或打磨进行清根，PT检测焊缝根部；

根部PT检测合格后，完成焊缝的焊接；

当每完成一条焊缝的焊接后，对焊缝表面进行清理，焊工应自检。

3.４.4焊接时的注意事项

定位焊在清根一侧焊接，碳弧气刨清根时将所有的定位焊清除；

在焊接根部焊道前，对定位焊缝进行检查，当发现缺陷时应处理合格后方可施焊；

拆除工卡具时不应损伤母材，拆除后应将焊疤打磨修整至与母材表面齐平，并进行PT检验；

严禁在坡口之外的母材表面引弧或试验电流，并应防止电弧擦伤母材；

如母材被电弧击伤，则需要对击伤部位进行打磨，打磨区域应平滑过渡，打磨后应进行PT检验，并用测厚仪检查母材厚度，所测厚度值若不小于设计要求的最小值，可不做处理，若所测厚度值小于设计要求的最小值，应进行修补，打磨与母材齐平后，进行PT检验。当打磨深度大于10mm或母材厚度的1/10（取较小值）时，应按照NE-5000的要求对修补区域进行RT检验。电弧击伤处理过程进行相应的记录；

在焊接过程中，若出现定位焊开裂现象，则需将开裂的定位焊打磨去除，打磨处进行外观检查和PT检验，检查是否将裂纹完全去除。再在错开位置进行定位焊，定位焊的数量与去除定位焊的数量相同或者原位置加定位板进行焊缝定位；

定位焊长度、间距可根据现场实际情况进行调整；

施工单位可根据焊接情况，在焊接过程中相应增加NDE作为质量控制手段；

施工过程中，若出现碳弧气刨清根刨穿情况，则由合格焊工按照正式焊接工艺要求对缺陷部位进行补焊。

3.5、外观检查

焊接完毕，焊工应清理焊缝表面，并检查外观成形，必要时对焊缝进行局部修整；焊接检查员进行外观检查，焊缝表面应没有粗糙的波纹、沟槽、焊瘤以及突起的凸块和凹坑，以满足以下要求：

完工的焊缝表面状态应适于对焊缝用射线照相和其他所需的无损检验方法进行正确的分析。在分析射线照片时，如对焊缝的表面状态有怀疑，应将照片与实际的焊缝表面进行对比已确定其可接受性；

焊缝余高最大允许值3mm；

咬边应不超过0.8mm，且不应侵入所要求的截面厚度以内；

如果焊缝表面要求打磨来满足上述要求时，则应注意避免把焊缝或母材减薄到低于所要求的厚度。

3.６、焊后热处理（若有）

在第一圈纵缝焊接完成后，进行焊后热处理。

需要热处理的焊缝如果不能及时进行热处理，焊接完成后应进行缓冷或后热处理。焊缝进行热处理时，应避免影响到未经过模拟焊后热处理的部件。

3.７、无损检验

碳弧气刨清根后，进行100%PT，检查根部表面有无裂纹、未焊透等缺陷，如有则进行相应的修补，修补后重新PT；

在单条焊缝焊接完成后，先进行外观检查，再对焊缝内外侧表面进行100%PT，检查表面是否有裂纹等缺陷，如有则进行相应的修整，修整后重新PT；

经PT合格的焊缝，进行100%RT；

对工装夹具、临时支架等的临时附件打磨去除后，需进行100%PT检验并测量厚度。若去除后母材厚度低于最小设计厚度，需按原工艺进行焊接修补，并打磨至与母材齐平，对修补区域进行PT检验。当打磨深度大于10mm或母材厚度的1/10（取较小值）时，应按照NE-5000的要求对修补区域进行RT检验，处理过程进行相应记录；若焊缝或板材需要进行热处理，无损检测需在热处理后进行，避免热处理过程中由于应力释放引起质量不合格问题漏检。

4、施工难点及注意事项

4.1、丁字缝位置变形控制

由于筒体丁字缝的存在且两个丁字缝距离较近，变形控制难度较大，需要重点进行关注。焊接过程中，质量检查人员和施工班组检查焊缝的角变形和弯曲变形，根据角变形和弯曲变形可以适当调整内、外侧的焊接顺序以减小变形。

环缝焊接施工开始时，先进行丁字缝位置工位的焊接工作，使焊接应力得到适当的释放，最后再焊接丁字缝相邻工位，最大可能地让焊接应力得到释放以减小焊接变形。

4.2、根部缺陷控制

CV筒体板板材较厚，采用X型坡口，由于坡口加工不能完全一致及板材存在微小变形、组对偏差等因素的存在，坡口钝边位置不可避免的存在错边，打底焊接过程会存在夹渣、根部未熔等缺陷，若清根处理不得当，会造成质量缺陷。

清根时注意清根深度，必须完全清理至根部打底层，如有必要可将打底层完全去除。清根过程注意清根位置不能偏离焊缝中心。

4.3、打底层和焊点裂纹

在打底焊过程中由于焊接应力的存在，打底层和定位焊焊点容易开裂，应重点进行关注。焊接过程中加强巡视，要求焊工在焊接操作过程中注意观察，发现问题即刻停止施焊进行处理，处理完成后才能继续焊接。打底焊接时焊接致焊点位置先确认焊点质量，符合要求时对焊点两端进行修磨过渡再进行施焊，若存在质量问题或怀疑有质量问题应将焊点全部去除后再进行焊接施工。

打底层至少连续焊接两层使焊缝具备一定强度之后才能中断焊接作业，中断焊接作业时应采取缓冷措施，防止焊缝收缩过快引起焊缝开裂。中断焊接后重新焊接时应先确认已有焊缝质量，无质量问题时才能继续焊接作业，若存在质量问题应先将质量问题处理合格后才能继续施焊。

5、总结

总之，CV筒体板材厚度较大，结构尺寸相对精度要求较高，质量要求高，板材强度大焊接难度较大，焊接施工持续时间长，除正常见证点严格按照技术要求进行检查保证施工物项合格外，还应注意加强日常巡视，注意过程控制，随时发现问题随时处理，避免问题累积造成不可逆的质量问题。