核電廠電氣貫穿件Q/CNPE與RCC—M焊接工藝評定差異性分析

馬遠路　姚婷　朱蓉　潘繼軍　黃天亮

摘 要：從母材分類、形式、厚度及直徑覆蓋范圍，破壞性試驗等焊接工藝評定的各個要素對Q/CNPE和RCC-M2000版進行差異性進行分析，優化核電廠電氣貫穿件基于Q/CNPE標準的焊接工藝評定工作。

關鍵詞：電氣貫穿件；焊接工藝評定；差異性分析

中圖分類號：TM623 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）04-0069-02

Abstract： From the base metal classification， form， thickness and diameter coverage， destructive test and other welding process evaluation elements of the Q/CNPE and RCC-M2000 version of the difference analysis， in order to optimize the welding process evaluation of electrical penetration parts based on Q/CNPE standard for nuclear power plant.

Keywords： electrical penetration； welding process evaluation； difference analysis

1 概述

核電廠電氣貫穿件自2009年國產化后，國內業主均采用RCC-M 2000版為執行標準。日本福島事件后，某業主公司對后續昌江、福清4個機組電氣貫穿件頒布了最新的Q/CNPE執行標準。為了分析研究不同標準之間的差異性，更好的為工程服務，本文結合工程項目對比分析RCC-M與Q/CNPE具體條款差異性，優化完善核電廠貫穿件焊接工藝評定技術工作。

2 母材分類及其適用范圍

2.1 碳鋼和低合金鋼對接焊

（1）RCC-M母材分類

S3200規定母材化學成分相似，力學性能相似，對于碳鋼以及碳錳鋼，若某一工藝評定母材所規定的最小抗拉強度為Rm，則該工藝評定對于抗拉強度在Rm與Rm-60MPa之間所有的牌號都是有效的。

（2）Q/CNPE母材分類

Q/CNPE規定對化學成分相似、力學性能相同的材料是有效的。評定的母材最小抗拉強度為Rm，則最小抗拉強度在（Rm-60）MPa與Rm之間的碳鋼時可以等效的。

兩個標準對焊接工藝評定母材分類方式一致，并遵循同一個原則“材料化學成分相近，力學性能相當”。兩個標準均對碳鋼焊接工藝評定力學性能適用范圍上規定了抗拉強度的下限值，拓寬了碳鋼及碳錳鋼焊接工藝評定母材適用范圍。

（3）工程應用實況

電氣貫穿件中碳鋼類的焊接主要為筒體（HD245）與法蘭（20HD）的焊接，具體化學成分、力學性能，見表1、表2。綜合分析HD245與20HD主要化學成分相近，最低抗拉強度相等，屬于等效材料。

2.2 不銹鋼對接焊

（1）RCC-M母材分類

S3300規定化學成分相似的材料，焊接工藝評定有效。特別對硼、鈮含量超過最大值，焊接工藝評定無效；氮含量超過最大值的0.080%，焊接工藝評定無效。

（2）Q/CNPE母材分類

Q/CNPE規定在所有情況下，從焊接性的角度考慮，對規定化學成分相似的材料有效。特別硼、鈮、氮的含量任一個超過規定的最大值，則評定無效。

母材化學成分中氮元素是關鍵性差異，RCC-M不允許氮含量超過最大值的0.080%，Q/CNPE則不允許氮含量超過最大值，Q/CNPE對氮含量技術更加嚴格。

（3）工程應用實況

為了避免對工程的影響，人員氣閘門電氣貫穿件筒體（0Cr18Ni9）與端板（0Cr18Ni9）評定采用與產品同批次材料進行焊接工藝評定。

2.3 碳鋼與不銹鋼對接焊

（1）RCC-M母材分類

碳鋼與不銹鋼對接焊參照異種金屬對接焊，母材應分別遵循碳鋼與不銹鋼的分類和適用范圍要求。

（2）Q/CNPE母材分類

Q/CNPE中異種鋼焊接工藝評定未對母材作具體描述，但引用的標準有碳鋼和不銹鋼的焊評標準，母材遵循引用標準要求。

（3）工程應用實況

中/低壓電氣貫穿件筒體（HD245）與端板（0Cr18Ni9）焊接工藝評定選用與產品相同的材料進行評定，避免產生異議。

3 厚度與直徑覆蓋范圍

低壓電氣貫穿件外徑為φ273mm，厚度為δ9mm；中壓電氣貫穿件外徑為φ508mm，厚度為δ11mm；人員氣閘門外徑為φ170mm，厚度為δ5mm。RCC-M與Q/CNPE對焊接工藝評定母材厚度覆蓋范圍和直徑覆蓋范圍相同，具體見RCC-M S3213和Q/CNPE4.2.3.1中的規定。

兩個標準對焊評的影響：

綜合RCC-M與Q/CNPE在焊接工藝評定厚度、直徑覆蓋范圍上均一致，結果等效。

4 試件類型

4.1 RCC-M母材型式

RCCMS3213、S3313對母材形狀和尺寸等效型式給出了具體規定。除此之外，還規定了管材的焊接工藝評定適用板材的焊接，前提是需在板材的焊接中對各個焊接位置進行完整的試驗。

4.2 Q/CNPE母材型式

Q/CNPE焊評母材形狀和尺寸要求符合RCC-M的規定。同時，板材的焊評對同樣位置外徑≥460mm的管焊接有效，且對在有效厚度范圍內的角焊縫是有效。

低/中壓電氣貫穿件焊接主要是管對接及角接型式，人員氣閘門主要是管對接型式。從上述可分析， Q/CNPE板材對于管外徑≥460mm相同位置焊接等效，而RCC-M對管外徑≥51mm水平轉動焊等效；實際項目中低/中壓電氣貫穿件均采用1：1管徑尺寸焊接工藝評定，此規定未對評定產生影響；人員氣閘門焊接工藝評定采用板對接的形式，在Q/CNPE標準中處于失效狀態，在工程中須按照Q/CNPE采用管水平軸轉動焊的方式進行單獨焊接工藝評定工作。endprint

5 破壞性試驗

RCC-M拉伸、彎曲、沖擊試驗執行1989版國標試驗標準，Q/CNPE要求按最新版國標進行試驗，同時增加引用微觀金相檢驗標準GB13298。按RCC-M焊評時，貫穿件作為單獨設備進行焊接工藝評定；按Q/CNPE焊評時，電氣貫穿件按管道焊縫進行焊接工藝評定，拉伸、彎曲試樣尺寸與RCC-M試樣尺寸有明顯差異，要求試樣下表面需與內徑相切，上表面與下表面平行。

5.1 拉伸試驗

拉伸試樣寬度尺寸在新舊版本尺寸不同。低/中壓電氣貫穿件的外徑尺寸分別為φ273mm和φ508mm，按GB/T2651制取試樣平行寬度需從20mm增加為25mm，按Q/CNPE管道焊縫的要求，平行寬度分別為23mm和35mm。

5.2 彎曲試驗

彎曲試樣尺寸在新舊版標準中差異較大。低/中壓電氣貫穿件的外徑尺寸分別為φ273mm和φ508mm，D>25S，按GB/T2653制取試樣寬度按最小20mm，按Q/CNPE管道焊縫的要求，試樣寬度分別為23mm和35mm。GB/T2653兩個版本的試驗方法均為圓形壓頭彎曲和輥筒彎曲。2008版特別強調輥筒彎曲適用于鋁合金和異種金屬。電氣貫穿件筒體與端板焊接為異種鋼焊接，筒體與端板彎曲試驗須采用輥筒彎曲的方法進行。

5.3 沖擊試驗

RCC-M和Q/CNPE對沖擊試驗要求一致，試樣尺寸規格等均相同。

5.4 金相檢驗

RCC-M和Q/CNPE均要求對焊縫橫截面進行宏觀（×10）和微觀（×200）金相檢驗，均引用了宏觀金相檢驗標準GB/T226，Q/CNPE.J103.40-4.2明確微觀金相檢驗按GB/T13298進行，RCC-M中未對微觀金相檢驗過程作具體試驗標準要求。

6 結束語

綜合對比分析Q/CNPE與RCC-M2000版焊接工藝評定技術要求，在不同工程項目中，不同業主均對相應的焊接工藝評定技術要求進行了適應性調整，特別是在母材型式、拉伸及彎曲試樣尺寸等差異性較大，為了尊重和滿足不同業主的技術要求，分別按照兩部標準進行工藝評定工作。

參考文獻：

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