淺談核電站穩壓器設備安全端的焊接技術

李樹輝

摘 要：穩壓器是核電站冷卻系統中的一個重要設備，直接影響著核電站的安全運行，而穩壓器設備安全端的焊接質量直接影響著穩壓器的運行穩定性，所以必須重視穩壓器設備安全端的焊接質量。

關鍵詞：核電站；穩壓器設備；安全端；焊接技術

中圖分類號：TG457.11 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.146

核電站的每一個反應堆中都會設置一臺穩壓器，穩壓器主要起著壓力控制、壓力保護、RCP升壓和排除壓器內的飽和水與飽和汽等作用。穩壓器的主殼體采用的是專用的低合金材料，安全端一般采用奧氏體不銹鋼材料。這種不銹鋼的焊接難度較大，所以在選擇焊接技術的時候，應確保其適用性。

1 核電站穩壓器的主要結構和工作原理

核電站穩壓器是立式圓柱結構的高溫高壓設備。該設備的具體制作參數與具體的使用情況有關——設計時，需根據不同的使用情況設計不同的大小和內徑。一般情況下，穩壓器設備的溫度是360 ℃，采用的是電加熱的方式。其工作原理是：內液相與氣相處于飽和平衡狀態，在飽和狀態下，水的密度大約是蒸汽的6倍，當電加熱式的設備開始工作的時候，就會產生蒸汽，使體積發生變化，進而提升穩壓器的壓力，使穩壓器開始發揮作用；相反，穩壓器的壓力就會下降。

2 核電站穩壓器安全端的焊接方式

核電站穩壓器安全端的焊接方式要嚴格按照核設備的等級和結構進行設計，根據不同的情況，可以采用不同的方式焊接，但要滿足焊接質量要求。常用的安全端焊接方法有兩種，即對接式焊接和插入式焊接。這兩種焊接方法適用于不同的焊接結構，都能滿足焊接質量要求，使安全端達到安全使用標準。對于異種鋼的焊接，一般采用預先在低合金鋼側對焊隔離層的方式，坡口形式一般根據接管厚度和直徑來確定，穩壓器安全端主要采用單面坡口焊接方法。

3 核電站穩壓器安全端的焊接材料選擇

核電站穩壓器作為保障核電站安全運行的重要設備之一，其安全端焊接材料的選擇至關重要，必須滿足焊接質量要求和核電站安全運行的需要?；诖?，可以根據設計要求、母材類別和焊接工藝選擇焊接材料。早期使用的焊接材料主要是不銹鋼，而目前主要選用的是膨脹系數介于奧氏體鋼與鐵素體鋼之間的鎳基焊材。鎳基材料適用于高溫高壓和其他條件較為苛刻的工作環境。

4 安全端焊接工藝技術分析

核電站穩壓器設備安全端焊接工藝主要有手工藥皮焊條電弧焊（SMAW）、埋弧焊（SAW）和自動鎢極氬弧焊（GTAW）三種。隨著工藝技術的完善，近年來，自動鎢極氬弧焊（GTAW）的應用越來越廣泛。

4.1 手工藥皮焊條電弧焊（SMAW）工藝

SMAW焊接工藝較為靈活，焊接可達性好，不需要復雜的焊接設備，但該工藝對焊接操作人員的要求較高，受人為因素的影響較大，特別是采用不銹鋼和鎳基合金焊接材料時，難以保證焊接質量，加上該工藝的焊接效率較低，因此目前一般不采用該工藝。

4.2 埋弧焊（SAW）工藝

SAW 焊接工藝的焊接效率較高，且對焊接設備的要求不高，但該工藝稀釋率高、熱輸入大，不適合目前被廣泛采用的鎳基合金焊接材料。

4.3 自動鎢極氬弧焊（GTAW）工藝

GTAW焊接工藝是一種在非消耗性電極與工作物之間產生熱量的電弧焊接方式。目前，GTAW工藝被廣泛應用，主要特點有：①采用高純度焊縫方法，氬氣本身不與金屬發生化學反應，可以有效隔絕空氣，因此在焊接過程中容易被控制；②鎢極電弧非常穩定，其焊縫成形美觀，且稀釋率低、焊接質量高，適合使用不銹鋼和鎳基合金材料焊接；③選用特定設備可以焊接窄間隙坡口，有效提高了焊接效率。

GTAW工藝可以通過采用脈沖焊接方法對基值、峰值電流、脈沖頻率及時間、焊接速度、提前或滯后送氣時間和電流衰減時間等參數進行控制，具有AVC自動控制功能。自動脈沖TIG焊可調參數較多，能夠精確地控制熱輸入以及熔池的形狀和尺寸，得到均勻、穩定的焊縫成形；在控制熱輸入的情況下獲得一定的熔深，并保證側壁熔合良好，從而縮小焊接熱影響區，避免焊件變形，保證焊接質量。要進一步提高焊接質量，就要加強過程控制，在操作過程中，盡量避免外部環境的影響。

采用GTAW工藝時，應重視每一個操作環節，避免由操作不當造成的質量不達標，具體可從以下兩點入手：①清潔待焊位置。在焊接過程中，要加強對焊道間的清理，避免焊縫中殘留氧化物和夾雜物。②嚴格控制焊接過程中的溫度，避免焊接接頭過熱?？梢圆捎眯『附泳€能量和小截面焊接方法，選用脈沖焊、分段焊等工藝，保證層間溫度符合要求。

在焊接中，要根據產品的焊接要求和結構形式合理設計坡口，這樣才能保證焊接的順利進行；保證焊接材料的質量，因為焊接材料的質量會直接影響焊接效果；針對產品的結構和材料特性開發適用的焊接工藝，進而全方位地保證焊接質量。

5 結束語

核電站穩壓器設備安全端的焊接質量直接影響著核電站穩壓器的安全運行，所以要確保其焊接質量。在選擇焊接技術時，既要了解焊接材料的特性，又要做好焊接前的基本準備工作。只有這樣，才能確保焊接質量，提高核電站的安全運行水平。

參考文獻

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〔編輯：王霞〕