AP1000主管道焊接變形的質(zhì)量控制措施

摘要：在電站安裝過程中，冷卻系統(tǒng)的主蒸汽管道作為一個主要的施工工藝，做好其質(zhì)量控制具有重要意義。文章首先對AP1000主管道焊接前的準(zhǔn)備工作進(jìn)行了介紹，然后對焊接工藝進(jìn)行了分析，最后對AP1000主管道焊接變形的質(zhì)量控制措施進(jìn)行了探討，為AP1000主管道焊接作業(yè)提供了參考。

關(guān)鍵詞：AP1000主管道；焊接變形；質(zhì)量控制；冷卻系統(tǒng)；主蒸汽管道 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TG457 文章編號：1009-2374（2016）01-0061-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.01.031

在電站建設(shè)中，AP100整體鍛造技術(shù)作為一項首創(chuàng)技術(shù)，如果焊接過程出現(xiàn)錯誤，會使管道出現(xiàn)焊接變形的情況，影響管道的抗疲勞性以及抗腐蝕性，嚴(yán)重威脅到產(chǎn)品的質(zhì)量。在進(jìn)行AP1000施工過程中，需要推行新的施工工藝、施工技術(shù)和施工材料，將焊接變形控制好，保證焊接的合格率。

1 焊接前的準(zhǔn)備工作

1.1 選擇焊接設(shè)備

三臺窄間隙焊機(jī)主電源，型號為CT-VI，到場后檢測其是否在合格有效期內(nèi)；一臺窄間隙內(nèi)徑機(jī)頭，型號為PCI；三臺窄間隙外徑機(jī)頭，型號為PCI；一臺激光跟蹤儀，型號為T3-40；一臺全站儀，型號為TCA2003；2臺切斷機(jī)；2臺數(shù)控坡口加工機(jī)，型號為歐米茄/Omega9B。

1.2 焊接工藝的要求

（1）評定自動焊接工藝是否達(dá)到規(guī)定要求，并完成WPS的審批工作；（2）做好焊接操作人員的培訓(xùn)工作，并要求焊接人員取得AWS資格證，要求焊接操作工具有施焊的基本能力，并了解窄間隙焊接的原理，熟悉組對、裝配、打底焊、熱焊、蓋面焊、焊后NDE的施工工藝；（3）做好焊接試驗。將變形模擬件的試驗工作做好，積累變形情況和焊接變形數(shù)據(jù)，將焊接變形收縮數(shù)據(jù)掌握好；（4）測量人員要具備一定的施工經(jīng)驗，當(dāng)測量過程中遇到問題時，能夠及時解決；（5）無損檢測工作人員要有AWS培訓(xùn)合格證，RT人員和PT人員相關(guān)資格證書要達(dá)到二級以上；（6）施工環(huán)境要可以達(dá)到焊接施工的要求，在焊接過程中，如果防護(hù)措施不到位不允許進(jìn)行焊接，在焊接的過程中要保證工件不受到污染，焊接表面潮濕時不能施焊。

2 A1000主管道焊接施工

2.1 RV施工工序

檢查RV側(cè)先決條件→焊口組對點焊→標(biāo)識測點→設(shè)置SG側(cè)監(jiān)測儀表→SG側(cè)焊接變形監(jiān)測→記錄→報告。

2.2 設(shè)置焊接變形控制

2.2.1 測點標(biāo)識。在進(jìn)行焊接時，要求測定RV側(cè)全部焊口的軸向收縮變形，在9點鐘、6點鐘、3點鐘、12點鐘的位置布置焊縫軸向收縮量測點，見圖1。通過標(biāo)識可以確定焊縫的中心，使用不銹鋼專用筆劃線，和管端面相距80mm，完成劃線后，結(jié)合劃線后的距離，使用樣沖在線的兩端進(jìn)行測量標(biāo)識，要求測量標(biāo)識的深度在0.5mm以內(nèi)。根據(jù)施工現(xiàn)場的基本要求，要按照APP-GW-Z0-602中的要求限制標(biāo)識工具中的有害物質(zhì)，在進(jìn)行標(biāo)識點的測量時，要求管道在進(jìn)行符合性檢測之前，完成表面PT檢測工作，防止裂紋問題存在。為了可以在以后將焊縫中心線找出，要按照相同的方法對SG側(cè)的測量點進(jìn)行標(biāo)識。

圖1 設(shè)置焊縫軸向收縮量測定點 圖2 固定靶球裝置

2.2.2 布置測量儀表。完成RV側(cè)主管道焊口點的焊接工作后，將監(jiān)測百分表架安裝在SG側(cè)對應(yīng)管段的另一端焊口，并使用六個百分表安裝在百分表架。將四個百分表指針和管道12點鐘、9點鐘、6點鐘、3點鐘位置的管壁對準(zhǔn)，對管段撓曲變形進(jìn)行監(jiān)測。將兩個百分表接觸式指針和管道12點鐘位置管端面和管道6點鐘的管端面對準(zhǔn)，并對管段軸向收縮變形進(jìn)行監(jiān)測。在進(jìn)行焊接時，需要在百分表架的四周布置警戒線，為了避免外部因素影響監(jiān)測百分表，不允許無關(guān)人員隨意進(jìn)入警戒線內(nèi)。完成主管道RV側(cè)焊口點的固焊后，將激光測量儀中心光靶座安裝在SG側(cè)對應(yīng)管段另一段的管口處，并使用激光測量儀對管段的撓曲變形和軸向收縮變形進(jìn)行監(jiān)測，如圖2所示。

2.2.3 監(jiān)測焊接變形。進(jìn)行讀表和測量工作時，需要在溫度小于80℃時才可以開展，安排同一人員對各個百分表和測點進(jìn)行讀數(shù)和記錄。進(jìn)行焊接時要求SG側(cè)的百分表可以達(dá)到《主管道焊接技術(shù)條件》（CPP-PL01-VW-201）的要求，要求錯邊量值在0.8mm以內(nèi)。如果大于設(shè)計要求值，要做好調(diào)整工作，并要求50%壁厚完成焊接后錯邊量可以達(dá)到設(shè)計要求。在進(jìn)行檢查和測量工作時，如果焊縫收縮值和監(jiān)測儀出現(xiàn)誤差時，要立即中止焊接工作，并對出現(xiàn)誤差的原因進(jìn)行分析，熱焊層施工完成后，要結(jié)合變形情況，持續(xù)使用起弧點重復(fù)進(jìn)行測量和調(diào)整。為了防止變形狀態(tài)位于敏感區(qū)，調(diào)整量過大，需要在主管道焊接15mm以內(nèi)后，調(diào)整變形量。

在測量焊縫軸向收縮量時，使用游標(biāo)卡尺在各個焊接階段對各組的橫向收縮測量距離進(jìn)行測量，并根據(jù)橫向收縮測量距離的變化情況對焊縫的橫向收縮量進(jìn)行計算。完成點焊以后，焊接到15mm、50%、100%壁厚的四個階段后都設(shè)置了收縮量測控點，并在現(xiàn)場進(jìn)行驗證。單獨測量變形量，要求承包商確認(rèn)測量數(shù)據(jù)，要將變形狀態(tài)控制好，確保整個焊接過程處于可控的狀態(tài)下。

焊接RV側(cè)的焊口時，要保證SG側(cè)焊口軸向變形在可控的狀態(tài)下，要求變形方向和調(diào)整措施相一致。在監(jiān)測撓曲變形時，需要同時使用激光測量、百分表測量的方法進(jìn)行監(jiān)測，并采用激光測量為主、百分表監(jiān)控為輔的方法進(jìn)行監(jiān)測。（1）RV側(cè)百分表。在測量焊縫軸向收縮量時，要做好以下方面：完成組對點的固焊工作后，要求使用金屬對焊縫進(jìn)行填充，填充的厚度要超過15mm。在進(jìn)行焊接的過程中，要對50%焊接時的變形量進(jìn)行控制，對SG側(cè)冷熱段的6點鐘、3點鐘、12點鐘和9點鐘的位置上4個百分比和SG側(cè)冷熱段面的兩個百分表數(shù)值變化情況進(jìn)行監(jiān)測，并根據(jù)百分比數(shù)值變化對管段撓曲變形量以及軸向收縮變形量進(jìn)行監(jiān)測。（2）撓曲變形的監(jiān)測。在監(jiān)測撓曲變形時，要從焊口的位置開始焊接，并對管段和另一端焊口的數(shù)值變化進(jìn)行查看，了解管段的撓曲變形情況，對每一層都進(jìn)行監(jiān)測，形成記錄文件后，將文件上交給焊接工程師進(jìn)行分析，從而對焊接變形情況進(jìn)行控制，并確定出以后SG坡口加工需要的預(yù)留量，將現(xiàn)場得到的具體數(shù)值提供出來。（3）激光測量。在焊接RV側(cè)焊口時，要保證SG側(cè)焊口撓曲變形趨勢和變形方向保持在可控的狀態(tài)下，實際變形方向和調(diào)整措施要是反方向的。在進(jìn)行焊接時，使用激光測量跟蹤儀在各層的焊接工作完成后開始測量，分別收集兩次測量數(shù)據(jù)，要求兩次收集到的數(shù)據(jù)誤差在0.3mm以內(nèi)。安排不同的測量人員對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并在準(zhǔn)確無誤后進(jìn)行記錄，并由外方專家確認(rèn)測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，然后進(jìn)行擬合、建模，并由焊接工程師做好分析工作，如需調(diào)整則對焊接方法進(jìn)行調(diào)整，按照一定的規(guī)律性使用焊接順序和焊接起弧點來對變形進(jìn)行控制，保證焊接質(zhì)量。

3 焊接質(zhì)量的控制措施

3.1 控制焊接質(zhì)量的六個步驟

（1）在進(jìn)行組對之前，檢查坡口，主要進(jìn)行PT檢查、設(shè)備管嘴的大小、VT、記錄報告等；（2）檢查組隊裝配尺寸，主要需要對錯邊量、間隙、SG側(cè)主管道中心點進(jìn)行檢查；（3）焊接到15mm時，對SG側(cè)主管道中心點、PT、VT、RT的檢查；（4）在焊接到50%的壁厚時，重點檢查SG側(cè)主管道、RT、PT、VT；（5）焊接到50%～75%的壁厚時，進(jìn)行RT、VT檢查；（6）焊接到75%～100%的壁厚時，檢查PT、VT、RT。

3.2 控制影響焊接質(zhì)量的因素

（1）控制焊接環(huán)境。檢查焊接現(xiàn)場的環(huán)境溫度和干濕度是否滿足技術(shù)要求，如果不能滿足焊接的溫度要求，需要使用除濕、加熱等措施，檢查電源和設(shè)備的布置是否符合焊接要求。當(dāng)焊接環(huán)境達(dá)到技術(shù)要求以后，即可進(jìn)行點焊；（2）檢查材料質(zhì)量。所有的焊接材料都要按照采購要求進(jìn)行檢查，材料達(dá)到要求后才可以使用；（3）操作人員的控制。焊接操作工要具備ASME資格證。在進(jìn)行焊接時，對操作工進(jìn)行合理的安排，要派遣豐富經(jīng)驗的焊工進(jìn)行主控室的焊接施工，安排操作工在管道內(nèi)部檢查打底根部的熔透情況、成形情況和保護(hù)情況，要保證主管道中作業(yè)人員的安全；（4）檢查設(shè)備情況。以國家計量規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)對測量工具、自動焊機(jī)儀器儀表進(jìn)行檢查，制做好氬氣室，并預(yù)裝合格后，進(jìn)行編號，將記錄工作做好，然后將設(shè)備運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)場進(jìn)行安裝，檢查設(shè)備的完好性。

3.3 其他方面的控制措施

（1）在焊接的過程中，如果主管道出現(xiàn)斷電的情況，就會出現(xiàn)焊接缺陷。針對這一情況，在進(jìn)行施工時，要將專用的焊接電源安排好，做好其他用電的控制，并保證現(xiàn)場焊接設(shè)備用電的正常性；（2）在進(jìn)行焊接的過程中，如果自動焊機(jī)電源出現(xiàn)斷電會導(dǎo)致停焊位置粘鎢、縮孔焊縫表面氧化等問題，當(dāng)出現(xiàn)這樣情況時，要對缺陷處進(jìn)行打磨，使其可以和熔敷金屬進(jìn)行過渡，再次從打磨處15～20mm的位置進(jìn)行起弧，電流要增加10%；（3）當(dāng)打底焊縫出現(xiàn)燒穿的情況時，要對焊接缺陷處進(jìn)行打磨，對缺陷區(qū)域進(jìn)行打磨，使其和周圍熔敷金屬圓滑過渡，然后從打磨處15～20mm的位置進(jìn)行起弧，并參考WPS參數(shù)開始焊接；（4）在進(jìn)行主管道的焊接施工時，如果出現(xiàn)花屏、黑屏等情況時，要立即將急停鍵按下，終止焊接作業(yè)；（5）主管道焊接時，如果因設(shè)備沒有經(jīng)過調(diào)試或者校驗，會造成不必要的危害。在焊接主管道之前，要先做好自動焊機(jī)的調(diào)試和校驗工作，并保持在正常的運(yùn)行狀態(tài)下。

4 結(jié)語

綜上所述，通過按照上述方法進(jìn)行施工，焊接的內(nèi)部質(zhì)量和外部質(zhì)量的首次合格率都達(dá)到了規(guī)定要求，并且達(dá)到了SG側(cè)焊縫對口技術(shù)的要求，保證了坡口組對、坡口加工、破口焊接順利完成，取得了良好的施工效果。

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作者簡介：李朝陽（1981-），男，湖北武漢人，中國電建集團(tuán)湖北工程有限公司工程師，研究方向：電力工程管理及開發(fā)。

（責(zé)任編輯：陳 潔）