CAP1400钢制安全壳贯穿件套筒与插入板组件直接目视检验

CAP1400钢制安全壳贯穿件套筒与插入板组件直接目视检验

王伟勇 张雅敏

（山东核电设备制造有限公司，山东海阳 265116）

摘要：CAP1400钢制安全壳是非能动冷却系统的一个重要组成部分,其贯穿件套筒与插入板组件的焊接为安全壳焊接过程中的难点之一。通过对产品焊接前、中、后全过程进行直接目视检验，发现其存在的焊接质量问题并对其分析，找出解决问题的可行性措施，从而提高组件焊接质量。

关键词：贯穿件套筒与插入板组件；直接目视检验；焊接质量

引言：

CAP1400钢制安全壳（containment vessel，CV）由5个主要模块组成，底封头、筒体第一环、第二环、第三环和顶封头组成, 安全壳内部包含内、外环形加强圈，环吊梁，设备闸门，人员闸门，贯穿件和其他附件。其中贯穿件套筒及插入板组件作为安全壳附件，作用是贯通安全壳筒体，便于安全壳内外通电缆、管道等。CAP1400钢制安全壳贯穿件套筒和插入板组件的制造采用工厂化预制、现场拼装的模式，目视检验方法采用直接目视检验，贯穿到焊接作业的全过程，包括焊接前准备阶段的目视检验、焊接过程中的目视检验、焊接后表面质量缺陷检验三大方面。

1. 检验要求

检验技术执行ASME规范第Ⅲ卷NE5000和第Ⅴ卷的规定，验收标准执行SNG-NDE-V7-507/0《焊缝目视检测技术条件》；人员资质符合HAF602的要求；检验用设备均在标定合格有效期内；检验时能分辨出反射率为18%的中性灰度卡上0.8mm宽的黑线，应在大于1000lux的照度下进行观察，如果自然环境达不到要求必须借助一些照明设备达到要求，被检物与眼睛的距离小于600mm，视线与检测面的夹角大于30°。

2．焊接各环节直接目视检验要点及存在问题与解决措施

2.1焊接前目视检验要点及存在问题与解决措施

2.1.1焊接前先决条件检查

组件焊接前，对先决条件进行确认，包括“人、机、料、法、环”等因素：

所有从事对质量有影响的工作人员必须完成相应的培训并且考核合格的，NDE人员必须按照HAF602的要求取得相应的资质证书，从事此次焊接的焊工必须按照HAF603的要求完成相应的资格评定，并取得相应的资格证书。

用于影响质量活动的计量器具应具有必要的范围和精度，所使用的计量器具是经过标定且在有效期内。

所有的焊接工艺规程、工作程序应被批准且为适用版本，所有相关图纸已经发布且为适用版本。

焊接所用的焊条保温桶必须良好可用，焊前的环境温湿度必须满足程序要求。

2.1.2焊接前目视检验要点

焊接前要对母材表面及插入板坡口进行直接目视检验，要求焊缝坡口及附近母材表面不允许存在下列缺陷：

1. 裂纹；

2. 折叠、分层；

3. 气孔、缩孔、夹杂等

插入板和套筒分正交、斜交组对焊接，两面焊、全熔透，坡口开在插入板内圈一侧，K型坡口（部分插入板外侧也开了坡口为现场拼装做准备），要对插入板坡口进行直接目视检验，保证坡口角度符合图纸要求，坡口表面最少25mm范围内不应有任何污垢、油脂、纤维屑、铁皮或其他有碍检测的物质。

2.1.3焊接前存在问题及解决措施

焊接是不均匀的加热过程，热源只集中在焊接部位，且以一定的速度向前移动。局部受热金属膨胀会引起焊件发生平面内或平面外的各种形态的变形。插入板与套筒的组件焊接由于受板材厚度及结构形式因素的制约，焊接过程中不可避免的会产生变形，影响目视检验结果，对组件的最终质量产生不可逆的危害。

针 对焊接变形问题，焊接前通常采用焊接临时工装的措施来控制变形（见图1），通过采取合理的工装措施，有效地避免了产品焊接热变形，保证了产品的目视检验结果。

图1

2.2焊接中目视检验要点及存在问题与解决措施

2.2.1焊接中目视检验要点

当焊前达到预热温度后进行打底层的焊接，焊接到6~7层后进行背面清根，清根完成后进行直接目视检验，检验要点包括：

1. 焊缝表面的裂纹；

2. 焊缝与母材的熔合情况；

3. 夹渣与气孔等缺陷。

2.2.2焊接中存在问题及解决措施

受插入板厚度和坡口形式等因素的限制，在插入板与套管焊接中的直接目视检验，容易发现的焊接缺陷有：未熔合、气孔、裂纹以及固体夹渣。其中未熔合、夹渣缺陷是影响焊接质量的主要因素。

根据贯穿件套筒与插入板的结构特点，结合产品焊接过程中的工序，对产生未熔合的原因进行分析：

（1）由于插入板属于特厚板，在进行清根时，由于碳弧气刨后的坡口深度达到了60mm以上，故采用内磨机进行坡口修磨，使用内磨机修磨坡口只能去除坡口上的氧化层，而不易拓宽坡口，这样会造成坡口底部过窄，如图2（a）所示。

（2）在使用内磨机挖除缺陷时容易在坡口外留下不规则的凹坑，如图2（b）所示。

1. （b）

图2

为了有效的减少未熔合缺陷的产生，在直接目视检验过程中，主要对以下几方面进行检验：

（1）在产品组对前认真清除坡口上的脏污，组对时保留3～5mm的间隙，点焊结束后将工件进行翻转，在点焊的另一面进行打底焊接，以减少清根打磨量；

（2）气刨时坡口底部尽量拓宽，根据经验拓宽至5～8mm为宜；

（3）使用内磨机修磨坡口时使坡口上的凹坑周围圆滑过渡，尽量使坡口上的刨槽规整、深浅均匀；

（4）及时修磨焊缝中的接头和焊道与母材之间的夹沟区域，防止未熔合和气孔的产生。同时用钢丝刷及时清除焊缝上的药皮，防止固体夹渣的产生。

除了对上述四方面进行检验外，焊工需要根据经验在焊接过程中保持焊接速度、焊条摆动幅度趋于某个常数。焊接过快容易产生未熔合、气孔等缺陷；焊接速度太慢，容易造成金属溶液堆积使焊道过厚，同样容易造成未熔合。

2.3焊接后目视检验要点及存在问题与解决措施

2.3.1焊接后目视检验要点

焊接完成后要对组件焊缝进行直接目视检验，要求焊缝尺寸符合图纸规定且焊缝表面不允许出现下列缺陷：

1. 裂纹；

2. 未熔合；

3. 任何气孔、缩孔等缺陷必须打磨修理；

4. 咬边深度不超过0.8mm且不应侵入所要求的有效截面厚度内。

2.3.2焊接后存在问题及解决措施

贯穿件套筒与插入板组件焊接完成后，在直接目视检验过程中，总结发现存在的常见问题主要有飞溅、咬边、焊缝成型不良及裂纹。

针对飞溅、咬边及焊缝成型不良缺陷的处理，分析原因主要是焊工责任心不到位，焊后未及时进行清理焊缝。主要采取打磨修补方式进行处理，直至符合标准要求。

针对焊缝裂纹缺陷，产生的主要原因：母材预热和层间温度偏低，对降低焊接应力和接头拘束度不利；焊接施工不连续，多次预热和冷却容易导致更大的焊接应力，从而出现较多的焊接裂纹。采取对应的改进措施：适当提高焊前预热温度和层间温度，碳弧气刨清根前应进行预热；套筒与补强板焊接时，打底焊连续完成，打底焊达到一定厚度才能清根处理。

3.结语

通过对贯穿件套筒与插入板组件的焊接前、中、后全过程进行直接目视检验，总结各过程检验的要点，对易产生的问题进行分析、研究，提出可行性的解决措施：

1. 焊接前，将坡口及近表面母材清理干净，为了预防焊接过程中组件变形，焊接前采用工装夹具的防变形措施；

2. 焊接过程中，打底完成后的背面清根应严格控制好根部间隙及坡口处刨槽的规整性，防止未熔合、夹渣等缺陷的产生；

3. 焊接完成后，对飞溅、咬边、表面成型不良等缺陷采取打磨修磨方式；为了避免裂纹缺陷的发生应适当提高预热及层间温度，保证清根前打底焊接达到一定厚度。

通过采取上述合理的工艺的措施，可以更好保证插入板与套筒焊接组件的焊接质量，提高产品的一次合格率，从而达到施工的连续性、均衡性、紧凑性。

参考文献

1. ASME V 2007+2008ad.

2. NB/T 47013.7-2015 承压设备无损检测

3. 杨毅中、苏小坡.核电站安装过程目视检查质量控制[J].科技资讯.2014(08)