RCC-M規范1993版與2000版S篇差異分析

操豐，唐世延，梁青松

(中核核電運行管理有限公司，浙江海鹽314300)

0 前言

目前，我國60%以上在役核電機組和70%以上在建核電機組均采用技術成熟的法國M310壓水堆或其改進堆型。核島安全相關機械設備的設計和建造均采用由法國核島設備設計和建造規則協會(AFCEN)編制的《壓水堆核島機械設備設計和建造規則》(RCCM)。RCC－M的設計規則來源于ASME B＆PVC－III，與ASME－III結構類似，共分5卷，包含設計、材料、制造、焊接和無損檢驗等技術要求，是一套完整封閉、自成體系的規范系列，集中體現了法國核電工程設計制造研究和實踐成果。

S篇焊接是RCC－M第IV卷，由八章和三個附錄組成，主要包括焊接文件資料、焊材驗收、焊工考核和焊接車間評定、焊接工藝評定和產品焊接及檢驗。因建造時間不同，國內某核電廠1、2號機組和3、4號機組核級部件焊接分別按RCC－M(1993版)S篇和(2000版+2002年補遺)S篇執行。根據群堆管理和1、2號機組定期安全審查需要，對1993版和2000版S篇進行了差異分析，提交了統一規范申請并獲得核安全監管當局批準，最終實現焊接管理規范統一，降低了管理成本和人因失誤概率。

1 差異概述

RCC－M 1993版和2000版S篇的差異主要包括焊接熱處理、焊材驗收、焊接工藝評定、制造車間評定和車間評定等方面。

規范條文對照如表1所示。

表1 RCC-M(1993版)與RCC-M(2000版+2002補遺)S篇差異對比

續表1

2 焊接熱處理

焊接熱處理包括預熱、后熱和消應熱處理，可改善焊縫組織性能。預熱是通過降低冷卻速度來避免相變硬化。后熱可使氫擴散，避免產生冷裂紋。不同焊接接頭形式(對接、T形焊縫、十字形焊縫等)等效厚度E不同，預熱和后熱溫度各異。RCC－M規范中包含熱處理內容的章節主要是:S1300是熱處理的總體要求;S7500是與產品焊接有關的熱處理規定;另外在B4000、C4000和D4000中分別對核安全1、2、3級設備制造相關的熱處理進行了強制性規定。

(1)預熱溫度是焊前坡口的最低溫度或者多層焊時已焊相鄰焊道金屬的最低溫度。與1993版相比，2000版除了考慮等效厚度、抗拉強度、消應熱處理外，還兼顧了RCC－M其他章節的強制性要求，差異如表2所示。2000版S7523節明確規定奧氏體不銹鋼焊接不需要預熱，而1993版對此未做說明。

表2 RCC-M 1993版和2000版對預熱溫度的規定差異比較

(2)1993版規定是否進行后熱處理由制造商確定。而2000版S1330則規定對于已預熱處理但在冷卻到室溫前沒有進行消應熱處理的需要后熱，溫度不低于預熱溫度，保溫時間60 min以上。

(3)對于需進行消應熱處理的碳鋼母材，2000版規定在未做消應熱處理時，規定的最小抗拉強度≤440 MPa的鋼最小厚度可由30 mm增加到35 mm。而1993版規定的最小抗拉強度≤500 MPa。

(4)為了防止變形和熱應力，焊接熱處理加熱和冷卻速度應足夠緩慢。針對形狀簡單的設備，1993版和2000版S7544節分別給出了應控制加熱或冷卻速度的最低溫度是400℃和350℃。

3 焊接填充材料驗收

3.1 焊材規格

TIG焊焊絲規格的參考標準由1993版的NF A 81－321改為2000版的NF EN759。藥皮焊條的堆焊和取樣參考標準由NF ISO 6847改為NF EN 26847。

3.2 母材牌號

焊材復驗試板母材牌號由NF EN 10025標準的E24或E26 3型改為S235或S275型。

3.3 化學成分

有害雜質元素S、P的化合物在合金鋼焊縫凝固時易偏析，減弱晶粒結合力，降低沖擊韌性和抗腐蝕性能，必須嚴格控制其含量。2000版根據試驗結果和實踐積累，綜合考慮安全性和經濟性，降低了對非核1級合金鋼焊縫的S、P最高含量要求，從原來的0.025%提高到0.03%。

3.4 復驗報告有效期

有效期從報告簽發日開始計算。對于藥皮焊條、藥芯焊絲等，有效期從1993版的兩年延長至2000版的五年，而且可申請延長的年限也由兩年改為至五年。

3.5 力學性能試驗

2000版和1993版焊材驗收數據卡片中的力學性能試驗方法按最新歐標更新。以奧氏體不銹鋼TIG焊焊絲(Z2CNl9.13.03)數據卡片為例。抗拉試驗溫度由1993版的343℃改為2000版的350℃。常溫下焊態的沖擊試驗方法也由U形缺口改為V形缺口，沖擊吸收能量最小值也相應變化。

4 焊接工藝評定

核級承壓機械設備(部件)所用焊接工藝必須經過評定合格方可使用。焊接工藝評定既要通過試驗驗證接頭性能，又要詳細記錄各種工藝參數用以指導產品焊接。

4.1 工藝評定有效期及失效情況

1993版規定焊接工藝評定的有效期從評定頒發日期算起，1級部件為2年，其它部件為3年。產品補焊評定有效期可以加倍。而2000版則指出只要不出現下述導致工藝評定失效的情況，工藝評定一直有效。有效期延長節約了重復評定的費用，降低了生產管理成本。導致工藝評定失效的情況包括:

(1)在規定的有效期內沒有使用評定過的焊接工藝;

(2)焊接工藝評定的主要變量(母材，焊接方法，焊材和保護氣體，坡口形式)已改變;

(3)按評定過的焊接工藝焊接的產品見證件不合格;

(4)在焊接和焊后出現規律性(共模性)的不符合項。

4.2 焊接工藝評定轉移

工藝評定有效期延長使得工藝評定轉移更具實際意義。焊接工藝評定不允許在制造商之間轉讓，同一制造商在不同車間的評定在滿足評定條件下可以轉移。可有效降低新建核電項目進行重復工藝評定的成本，大大縮短工期。

4.3 焊接工藝評定厚度有效范圍

焊接工藝評定的母材厚度e雖然是單一確定值，但實際產品焊接時可覆蓋一定厚度范圍。對于碳鋼和低合金鋼的對接焊，一般情況下，1993版規定的厚度有效范圍是0.75e～1.5e+3 mm。而2000版中單道焊縫的厚度有效范圍是0.8e～1.1e，多道焊縫則根據評定試件厚度e的不同以而根據表S3313d來確定。另外，兩本規范都給出了三種特例，對于厚度大于200 mm的產品焊縫所評定的多層焊接法(141，15，111，136 等)，其最大有效厚度從1.1e改為1.33e。支管焊縫評定有效范圍也有差異，詳見表1中S3922.1和S3922.2。

4.4 硬度測量

破壞性試驗中，1993版只要求對C5120和D5000中高級別設備按SI 510在第一層未經熱處理的焊道上進行硬度測定。而2000版則要求所有情況下均應按SI 500進行硬度測量。

4.5 評定結果

在1993版中，鎳基合金的評定結果與奧氏體或奧氏體—鐵素體不銹鋼一樣，見S3334。而2000版則規定，鎳基合金的評定結果見S3434。雖然鎳基合金的熔敷金屬縱向拉伸試驗、焊縫橫向拉伸試驗、彎曲試驗仍然與S3334一致，但熔敷金屬和熱影響區的沖擊試驗由1993版AKU改為2000版的AKV試驗，室溫下最低保證值也相應地由30 J(三個試樣)改為60 J(三個試樣)。

5 制造車間評定

制造車間評定是在制造開始前，對車間、技術、裝備、人員和生產經驗的總體測試，目的是為了評價制造車間焊接技術實力和確保產品焊接質量，發現生產中因技術困難產生的風險。與1993版相比，2000版增加了S6232“已有技術水平的說明”這一章節，主要內容見表1。主要是對制造車間是否具備焊接常見金屬母材(碳鋼、不銹鋼、鎳基合金)、常見熔敷金屬的技術能力和裝備進行了嚴格要求，而且明確了評定報告使用年限等內容，便于制造車間評定工作的實施和監管。

6 產品焊接

6.1 焊接參數測量儀器校驗有效期

調整和測量焊接參數的測量儀器如流量計、溫濕度計等必須校準合格。1993版規定重復校準周期不超過3個月，2000版延長至6個月。

6.2 表面光潔度

1993版規定產品焊接表面光潔度應符合設備技術規格書的無損檢驗要求。而2000版則明確要求應符合RCC－M規范Section III和F4300關于制造及其它部分的無損檢測要求。

7 結論

(1)RCC－M 2000版S篇對1993版共進行了30多處修改，涉及焊材驗收、熱處理、工藝評定和產品焊接等，集中反映了當前技術進展和歐洲標準有關材料、無損檢驗和破壞性檢驗要求。

(2)對于按照RCC－M規范S篇進行核級部件焊接管理的運行核電機組，通過新舊規范差異分析和核安全評價最終實現群堆管理下的焊接規范統一，降低了管理成本，減少了人因失誤。

(3)對于按照RCC－M規范新建的M310或相近堆型的核電機組，焊接工藝評定有效期延長和轉移可以節省重復評定所需費用，縮短項目準備時間和工程建造周期。

［1］ RCCM.壓水堆核島機械設備設計和建造規則 第S卷.1993.

［2］ RCCM.壓水堆核島機械設備設計和建造規則第S卷.2000.