核电站主管道自动焊仿形技术实施

康泽坛 彭杰 马力川 谭文良

摘 要：压水堆核电站主管道是低碳奥氏体不锈钢大厚壁管道，在核电机组运行期间，承载着高温、高压、高放射性的冷却剂。因此，保证主管道的质量显得尤为重要。主管道焊口在焊接过程中会产生轴向和径向收缩，为保证盖面完成并打磨后，主管道焊缝的厚度、形状满足要求，必须进行仿形作业。

关键词：主管道 盖面 仿形 自动焊

中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（c）-0112-02

核电站核岛一回路主管道是连接三大主设备的超级管道，主要功能是为堆芯提供冷却剂，将堆芯核裂变产生的热量传递给二回路，同三大主设备一起组成了核电站一回路承压边界。

在核电站建造阶段，需完成主管道和三大主设备连接接头焊口的焊接，主管道焊口的焊接质量十分重要。三代核电站的施工建设，均把主管道自动焊的应用列为必要条件，以提高主管道接头的理化性能、减少焊接缺陷、缩短焊接工期。除了保证焊接质量，为了更精确地保证焊接接头的厚度、外部成形符合要求，台山EPR堆型核电站专门制定出版了盖面指导性文件。

文章将详细阐述台山核电站主管道自动焊实施对盖面仿形作业的具体规范和要求，论证其是否具备推广应用的条件。

1 仿形操作的目的

主管道焊接接头表面仿形是采用仿形规仿出表面形状，并描绘到工作图上，依据工作图制作模板，通过模板指导和验收焊缝盖面焊接。主管道焊接接头仿形操作的目的如下。

（1）主管道自动焊焊至表面时，由于径向收缩导致沙漏状凹陷，需进行盖面焊接，仿形作业可以指导精确盖面，避免盖面不足或盖面过厚，提高质量和效率。

（2）保证焊接完成并打磨后，内外表面能够圆滑平缓过渡。

2 注意事项

焊缝内侧和外侧形状应进行手工打磨，使用砂轮片和刷子时，尽可能与焊缝表面平齐，当打磨厚部件时，注意不要损坏角度。

这些操作使用的砂轮片和刷子：不能污染焊缝表面，并能够使表面粗糙度达到要求值Ra≤6.3 ?m。

3 验收标准

（1）最小余高=0，而且无凹陷。

（2）粗糙度Ra≤6.3 ?m。

（3）焊缝最终外形倾斜度不能大于7°，如图2所示。

（4）焊缝中心线处厚度≥焊前两侧坡口较薄厚度。

（5）焊缝背面应手工打磨成平滑的外形，打磨限于焊缝根部。

（6）允许组对后焊口两侧有最大7.5 mm的厚度偏差。

4 具体实施

4.1 厚度测量

在焊接前，对待焊件坡口处的厚度和距焊缝中心线100 mm处两侧参考线位置的厚度进行测量，目的如下。

（1）为内外表面的仿形线描绘到同一张工作图上起到桥接作用。

（2）焊接过程中焊缝会有轴向和径向收缩，但100 mm参考线处的管壁厚度不受影响，焊接过程中基本不收缩，通过对比焊接前和盖面前的仿形图能够准确描绘出焊接收缩形成的沙漏，并制作模板用以指导盖面，确保盖面完成并打磨后的焊缝厚度满足要求。

4.2 仿形

每道焊口在焊接前和盖面前分别做一次焊缝仿形，盖面前的仿形在焊缝焊至距离其中一侧坡口表面0～2 mm的时候进行。

每次仿形是对焊缝内表面和外表面分别用仿形规做仿形，如图4所示。仿形完成后将仿形线描绘到临时图纸上，标记出参考点，即参考线与内外表面的交点。最后，在正式图纸上建立坐标，并以参考线、参考点及焊前测量的壁厚为定位基准，将内外仿形线描绘到同一张图上。

4.3 模板制作

比较焊前和盖面前的仿形工作图，可以清楚地看出焊缝的轴向收缩、径向收缩情况，参考图5所示。

在最终工作图上找出最薄处，根据焊缝厚度的设计要求值描绘出焊缝盖面并打磨后至少应达到线，参考图6的蓝线，倾斜度应小于7°。该线即是焊缝最终盖面并打磨后应该满足的最低要求，由于盖面焊接时表面凹凸不平，并需经过约1 mm的表面打磨后才能达到圆滑平缓状态，为确保打磨后焊缝及母材厚度满足设计要求，将蓝线往外平移3 mm，根据平移线制作模板并指导仿形，如图6所示。

模板制作完成后，检查是否满足如下要求。

（1）最终外形的倾斜度不能超过7°。

（2）在保证厚度的情况下预留3 mm余量，为盖面后打磨预留。

5 结语

台山EPR堆型核电站主管道自动焊仿形技术是精细化管理和实施的典型体现，文章只是概述了仿形技术实施的大致步骤和要点。

仿形技术实施从主管道焊口坡口组对后开焊前，就开始测量壁厚和第一次仿形，实测最终指导盖面需要的基础数据，并避免组对时两侧坡口厚度差异过大的情况出现。在填充完成后，即盖面焊接前，对焊缝内外表面进行第二次仿形，通过绘制仿形图并制作留有余量的模板具体指导和验收盖面焊缝，避免打磨后焊缝厚度和外表面成形不合格，导致返工。

仿形技术做到了精确、细致、严格地实施，防患于未然，减少人为因素导致的施工隐患和质量风险，是核电精细化施工管理和技术实施的方向和目标，具备推广至其他核电堆型施工应用的条件。

参考文献

[1] 台山核电站工程文件 SFCT-DC-4344[Z].

[2] AREVA公司工程文件 SFCTDC10090[Z].

[3] 台山核电站工程文件，主管道和波动管仿形作业指导书[Z].