復合鋼管道焊接技術

張玉同 劉軍 李良

摘 要：本文對核電站一期工程中帶預堆邊的復合鋼管道焊接應具備的條件、焊接工藝要求進行了總結，并對焊接過程中預堆邊上出現的缺陷進行了分析，在分析基礎上提出了技術改進措施，通過總結為同類工程的施工積累了經驗。

關鍵詞：復合管道；預堆邊；焊接

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.015

在核電站一期工程中，重要安全系統如JNA（余熱導出系統）、JNF（壓力補償系統）、JNG（低壓安注系統）等都是采用俄供坡口帶預堆邊的復合鋼管道。

復合鋼管道坡口是帶預堆邊的梯形結構，預堆邊由俄羅斯供貨廠家焊接加工而成：先在坡口根部堆焊過渡層焊接材料Зои-8，再在坡口內側堆焊過渡層焊接材料ЭА-395/9，然后在此金屬表面上堆焊不銹鋼焊接材料ЭА-400/10Т，部分接頭型式增加了在基體內表面的近焊口處堆焊了過渡層焊接材料ЭА-898/21Б，用以作為坡口打底層的組成部分。在調整段，由于現場需要根據實際尺寸下料，接頭型式是復合鋼+奧氏體鋼，梯形坡口接頭型式如圖1所示：

1 焊接先決條件

（1）組對前，坡口及其鄰近20mm的內外表面須采用機械方法打磨出金屬光澤，并用丙酮去油污。完畢后進行目視和測量檢查，注意是否有腐蝕、凹坑、起層和裂紋等，尤其是奧氏體材料完成的堆焊層區域，對堆焊坡口可疑位置進行液體滲透檢查。

（2）焊接接頭組對時，管道應置于承重的支架上，嚴禁強力對口，距焊縫軸線200mm長管道軸線的錯邊量不得大于1mm，管子對口內壁應平齊，內壁錯邊量不大于0.5mm，當內壁錯邊量大于0.5mm時須從管內側對坡口進行打磨。

（3）焊前應用高嶺土、石棉或專用膜從坡口外側將堆焊坡口保護起來以防止飛濺上熔敷金屬。在防護層燒壞的情況下應停止焊接，恢復防護層之后方可繼續焊接。

2 焊接工藝要求

a.根部焊縫采用手工氬弧焊焊接，焊前須制作氬氣室進行充氬保護，焊接厚度不超過管壁厚度的1/3。在根部焊縫外觀與測量檢查、射線檢查合格后，方可進行填充層焊接。填充層及蓋面層采用手工電弧焊進行焊接。

b.氬弧焊焊絲牌號為СВ-04Х19Н11М3，直徑φ1.6～φ2mm；電弧焊焊條牌號為ЭА-400/10T，直徑φ3～φ4mm。

c.氬弧焊采用直流正接，焊接電流范圍65～140A；電弧焊采用直流反接，焊接電流范圍70～140A。

d.氬弧焊焊道寬度為8～10mm；電弧焊焊道寬度不超過焊條直徑的3倍。

e.為了減少焊縫持續受力，坡口組對與焊接之間以及根部焊接（包括檢驗和返修工序）和填充層焊接之間的時間間隔不得超過2晝夜。

f.焊后對焊縫表面進行打磨，打磨后焊縫應成型良好，表面粗糙度不低于Ra5，焊縫與母材間應平滑過渡，焊接接頭及焊縫兩側80mm范圍內無表面裂紋、未焊透、氣孔、焊波、夾渣、咬邊、銹蝕等缺陷。

g.根部焊縫進行100%的目視與測量檢查、射線探傷檢查；焊縫完成50%時進行100%射線探傷檢查；焊縫完成后進行100%的目視與測量檢查、液體滲透檢查、射線射線檢查。

3 技術改進措施

在現場焊接過程中，為了盡量避免復合鋼管道坡口預堆邊上出現熱裂紋，并保證安裝焊縫的質量。我們采取的一系列的技術改進措施，取得了顯著的效果。

a.減小焊口組對間隙。組對時，控制坡口間隙不超過0.3mm。為了方便組對，制做專用的臨時支撐架和專用的坡口卡具，使得焊口的組對完全是在自由狀態下進行。通過減小坡口間隙，使母材金屬在焊縫金屬中所占的比重減少，即采用小的融合比。

b.焊接時采用小電流、快速焊。手弧填充和蓋面焊接時，在既保證焊縫金屬熔合良好，又保證焊道寬度不超過焊條直徑的3倍前提下，盡量采用小電流、快速焊進行焊接。這樣使得焊接線能量減少，避免了焊縫枝晶粗大和過熱區晶粒粗化。

c.嚴格控制層間溫度。在焊接過程中，我們嚴格控制層間溫度不超過1000C，在2#機組JEF系統波動管的焊接過程中，層間溫度實際測量最高僅為590C，降低層間溫度，就避免了焊接接頭持續受熱。

d.嚴格控制焊接變形及焊縫收縮。焊接過程中架設百分表進行監控，管段一端施焊時，另一端派專人對整個焊接過程進行監控記錄。在加工調節管段時，預留出焊縫收縮量，預組裝確定管段位置后，制作模擬口作為參照物，形象直觀地反映了焊接變形情況。

4 總結

（1）在核電站一期工程建設中，帶預堆邊的復合鋼管道焊接，對于我們來說是一大課題，也是一大難題。但是只要制訂出科學合理的施工工藝，并嚴格按照工藝措施進行操作，遇到問題后，集思廣益，科學分析，合理解決。這一課題（或者說是難題）還是能夠攻克的。

（2）為避免制造階段的問題延誤到安裝階段暴露出來，應加強廠家制造階段的監督檢查。廠家制造階段的質保審查要嚴格執行，制造過程記錄要齊全無誤，特別是焊接工藝參數的記錄要詳實。這樣，廠家制造產品在安裝階段一旦出現質量問題，方便查找產生問題的原因，有利于制訂科學合理的解決方案。