核電站主管道自動焊仿形技術實施

康澤壇 彭杰 馬力川 譚文良

摘 要：壓水堆核電站主管道是低碳奧氏體不銹鋼大厚壁管道，在核電機組運行期間，承載著高溫、高壓、高放射性的冷卻劑。因此，保證主管道的質量顯得尤為重要。主管道焊口在焊接過程中會產生軸向和徑向收縮，為保證蓋面完成并打磨后，主管道焊縫的厚度、形狀滿足要求，必須進行仿形作業。

關鍵詞：主管道 蓋面 仿形 自動焊

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（c）-0112-02

核電站核島一回路主管道是連接三大主設備的超級管道，主要功能是為堆芯提供冷卻劑，將堆芯核裂變產生的熱量傳遞給二回路，同三大主設備一起組成了核電站一回路承壓邊界。

在核電站建造階段，需完成主管道和三大主設備連接接頭焊口的焊接，主管道焊口的焊接質量十分重要。三代核電站的施工建設，均把主管道自動焊的應用列為必要條件，以提高主管道接頭的理化性能、減少焊接缺陷、縮短焊接工期。除了保證焊接質量，為了更精確地保證焊接接頭的厚度、外部成形符合要求，臺山EPR堆型核電站專門制定出版了蓋面指導性文件。

文章將詳細闡述臺山核電站主管道自動焊實施對蓋面仿形作業的具體規范和要求，論證其是否具備推廣應用的條件。

1 仿形操作的目的

主管道焊接接頭表面仿形是采用仿形規仿出表面形狀，并描繪到工作圖上，依據工作圖制作模板，通過模板指導和驗收焊縫蓋面焊接。主管道焊接接頭仿形操作的目的如下。

（1）主管道自動焊焊至表面時，由于徑向收縮導致沙漏狀凹陷，需進行蓋面焊接，仿形作業可以指導精確蓋面，避免蓋面不足或蓋面過厚，提高質量和效率。

（2）保證焊接完成并打磨后，內外表面能夠圓滑平緩過渡。

2 注意事項

焊縫內側和外側形狀應進行手工打磨，使用砂輪片和刷子時，盡可能與焊縫表面平齊，當打磨厚部件時，注意不要損壞角度。

這些操作使用的砂輪片和刷子：不能污染焊縫表面，并能夠使表面粗糙度達到要求值Ra≤6.3 ?m。

3 驗收標準

（1）最小余高=0，而且無凹陷。

（2）粗糙度Ra≤6.3 ?m。

（3）焊縫最終外形傾斜度不能大于7°，如圖2所示。

（4）焊縫中心線處厚度≥焊前兩側坡口較薄厚度。

（5）焊縫背面應手工打磨成平滑的外形，打磨限于焊縫根部。

（6）允許組對后焊口兩側有最大7.5 mm的厚度偏差。

4 具體實施

4.1 厚度測量

在焊接前，對待焊件坡口處的厚度和距焊縫中心線100 mm處兩側參考線位置的厚度進行測量，目的如下。

（1）為內外表面的仿形線描繪到同一張工作圖上起到橋接作用。

（2）焊接過程中焊縫會有軸向和徑向收縮，但100 mm參考線處的管壁厚度不受影響，焊接過程中基本不收縮，通過對比焊接前和蓋面前的仿形圖能夠準確描繪出焊接收縮形成的沙漏，并制作模板用以指導蓋面，確保蓋面完成并打磨后的焊縫厚度滿足要求。

4.2 仿形

每道焊口在焊接前和蓋面前分別做一次焊縫仿形，蓋面前的仿形在焊縫焊至距離其中一側坡口表面0～2 mm的時候進行。

每次仿形是對焊縫內表面和外表面分別用仿形規做仿形，如圖4所示。仿形完成后將仿形線描繪到臨時圖紙上，標記出參考點，即參考線與內外表面的交點。最后，在正式圖紙上建立坐標，并以參考線、參考點及焊前測量的壁厚為定位基準，將內外仿形線描繪到同一張圖上。

4.3 模板制作

比較焊前和蓋面前的仿形工作圖，可以清楚地看出焊縫的軸向收縮、徑向收縮情況，參考圖5所示。

在最終工作圖上找出最薄處，根據焊縫厚度的設計要求值描繪出焊縫蓋面并打磨后至少應達到線，參考圖6的藍線，傾斜度應小于7°。該線即是焊縫最終蓋面并打磨后應該滿足的最低要求，由于蓋面焊接時表面凹凸不平，并需經過約1 mm的表面打磨后才能達到圓滑平緩狀態，為確保打磨后焊縫及母材厚度滿足設計要求，將藍線往外平移3 mm，根據平移線制作模板并指導仿形，如圖6所示。

模板制作完成后，檢查是否滿足如下要求。

（1）最終外形的傾斜度不能超過7°。

（2）在保證厚度的情況下預留3 mm余量，為蓋面后打磨預留。

5 結語

臺山EPR堆型核電站主管道自動焊仿形技術是精細化管理和實施的典型體現，文章只是概述了仿形技術實施的大致步驟和要點。

仿形技術實施從主管道焊口坡口組對后開焊前，就開始測量壁厚和第一次仿形，實測最終指導蓋面需要的基礎數據，并避免組對時兩側坡口厚度差異過大的情況出現。在填充完成后，即蓋面焊接前，對焊縫內外表面進行第二次仿形，通過繪制仿形圖并制作留有余量的模板具體指導和驗收蓋面焊縫，避免打磨后焊縫厚度和外表面成形不合格，導致返工。

仿形技術做到了精確、細致、嚴格地實施，防患于未然，減少人為因素導致的施工隱患和質量風險，是核電精細化施工管理和技術實施的方向和目標，具備推廣至其他核電堆型施工應用的條件。

參考文獻

[1] 臺山核電站工程文件 SFCT-DC-4344[Z].

[2] AREVA公司工程文件 SFCTDC10090[Z].

[3] 臺山核電站工程文件，主管道和波動管仿形作業指導書[Z].