淺談控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)下部Ω環(huán)焊接質(zhì)量控制

王玉秀

中國(guó)核工業(yè)二三建設(shè)有限公司 浙江嘉興 101300

Ω焊縫是核電站中三大壓力邊界焊縫之一（三大壓力邊界焊縫指主管道及波動(dòng)管、中子通量管以及本文所說(shuō)的下部Ω焊縫）。由于這三大壓力邊界焊縫是跟反應(yīng)堆的反應(yīng)劑直接接觸。因此，具有工作環(huán)境惡劣，工作介質(zhì)具有放射性、工作介質(zhì)溫度高（設(shè)計(jì)溫度為316℃）、壓力高（設(shè)計(jì)壓力為17.6Mpa），被焊件壁?。ㄗ畋√幹挥?mm）等特點(diǎn)。

1 概述

核電站中的61套控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和4套熱電偶柱是核反應(yīng)堆中的重要設(shè)備之一。控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)耐壓和熱電偶柱陰發(fā)蘭跟壓力容器管座之間是通過(guò)焊接的方法進(jìn)行連接的。此條焊縫就是我們通常所說(shuō)的下部Ω焊縫。焊縫質(zhì)量要求為RCC-M I級(jí)，采用Ω焊縫自動(dòng)焊接機(jī)進(jìn)行焊接[1]。控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)耐壓殼及熱電偶柱陰法蘭材料均為控氮不銹鋼（滿(mǎn)足RCC-M M3301規(guī)定），壓力容器頂蓋上的管座材料也是控氮不銹鋼（滿(mǎn)足RCC-M M3301規(guī)定）。焊接所用填充材料為奧氏體不銹鋼，填充材料的技術(shù)要求與控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)耐壓殼材料相同。

2 安裝焊接過(guò)程控制流程

3 施工過(guò)程中遇到的問(wèn)題和處理

3.1 工作區(qū)域濕度比較大問(wèn)題

3.2 控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)耐壓殼安裝

控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)耐壓殼安裝前，應(yīng)將其螺紋內(nèi)部清理干凈，防止有金屬顆粒等硬物損壞螺紋。把力矩時(shí)用力要均勻，達(dá)到要求力矩值后未安裝到位，不可私自加大力矩[2]。

3.3 熱電偶柱陰法蘭與壓力容器管座焊接

熱電偶柱陰法蘭直徑小，下部Ω環(huán)焊接機(jī)無(wú)法直接固定在熱電偶柱上，應(yīng)先將下部Ω環(huán)焊接模擬體放在熱電偶柱上，再將下部Ω環(huán)焊接機(jī)固定在模擬體上，方可正常焊接。

3.4 PT不合格情況

（1）顯示的分布?，F(xiàn)場(chǎng)焊接前對(duì)所有未焊的耐壓殼進(jìn)行了檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有部分耐壓殼PT檢查結(jié)果不滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工焊前檢驗(yàn)的要求。顯示分布主要在：

—待焊坡口上，包括耐壓殼側(cè)和管座側(cè)；

—管座的弧段母材；

—耐壓殼的弧段母材。

PT報(bào)告說(shuō)明顯示出現(xiàn)在管座的弧段母材的顯示和耐壓殼的弧段母材上，且距焊縫邊緣2mm以外，但有較多在離焊縫邊緣處受檢區(qū)域內(nèi)存在2個(gè)以上的圓形顯示，且顯示間的間距小于3mm。

（2）顯示的性質(zhì)及產(chǎn)生的原因。施工單位對(duì)焊后試驗(yàn)件（打壓后有點(diǎn)狀顯示的見(jiàn)證件）、焊后沒(méi)有打壓的試驗(yàn)件、沒(méi)有焊接的原材料—上環(huán)（耐壓殼側(cè)）、沒(méi)有焊接的原材料—下環(huán)（管座側(cè)）進(jìn)行了成分分析、夾雜物觀察和顯示微觀金相觀察。

《分析報(bào)告》的主要結(jié)論為：

—化學(xué)分析滿(mǎn)足規(guī)范的要求；

—見(jiàn)證件材料晶粒度、非金屬夾雜物級(jí)別滿(mǎn)足規(guī)范要求，但材料中存在C類(lèi)和D類(lèi)大尺寸夾雜物；

—上環(huán)和下環(huán)坡口處PT顯示區(qū)內(nèi)存在露出表面的大尺寸非金屬夾雜物，未見(jiàn)裂紋；

—焊接件PT顯示為大尺寸非金屬夾雜物處形成的表面裂紋，金相觀察到微裂紋的尺寸主要為40微米-150微米；

—焊接存在的焊接應(yīng)力、水壓試驗(yàn)壓力和夾雜物促使了表面裂紋的產(chǎn)生，大尺寸非金屬夾雜物是裂紋形成的主要原因。

同時(shí)還提供一件焊接試驗(yàn)件請(qǐng)國(guó)外檢測(cè)公司進(jìn)行了如下內(nèi)容的分析：①目視和熒光滲透檢查；②光學(xué)顯微和掃描電鏡分析；③表面形貌分析；④截面金相分析；⑤硬度測(cè)試；⑥與RCCM規(guī)范比對(duì)和分析。

國(guó)外公司根據(jù)分析得出的結(jié)論主要有：①疑似裂紋的表面顯示出現(xiàn)的根本原因是鍛件表面存在塑性變形以及鍛件機(jī)加工表面中存在鐵素體材料和氧化物，焊接和水壓試驗(yàn)期間產(chǎn)生的應(yīng)力有可能在奧氏體和鐵素體的晶界面上產(chǎn)生裂紋缺陷；②該試件做的金相分析具有代表性，可以表征現(xiàn)場(chǎng)焊接的產(chǎn)品以及模擬件；③按照RCCM法規(guī)要求進(jìn)行評(píng)定，模擬件上的液體滲透顯示屬于無(wú)關(guān)顯示或是非記錄性顯示，模擬件的檢查結(jié)果是符合要求的，其他的模擬件和產(chǎn)品也可按照該要求進(jìn)行評(píng)定。

4 體會(huì)和改進(jìn)意見(jiàn)

控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)下部Ω環(huán)采用自動(dòng)焊，控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)下部Ω環(huán)焊接過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在同樣的參數(shù)條件下，有時(shí)焊縫成型不好，這與焊接機(jī)的工作狀態(tài)有一定關(guān)系。建議以后施工時(shí)，在每天焊接前進(jìn)行一次模擬焊接，使焊接機(jī)處于最佳工作狀態(tài)，避免出現(xiàn)焊縫成型不好等現(xiàn)象。

焊接時(shí)，待焊表面溫度會(huì)逐漸增加，在鄰近收弧處溫度最高如果收弧處耐壓殼和壓力容器管座間隙大，焊縫成型有一定影響。建議在焊接前將收弧位置確定在間隙相對(duì)小的地方。