核电设备制造过程中的高效焊接技术应用情况

孙灵飞

1.概述

我公司是国内首家AP1000核电钢制安全壳（见图1）、结构模块（见图2）、机械模块（见图3）及一体化顶盖组件（见图4）等设备的专业制造公司, 肩负着AP1000核电项目关键设备国产化、自主化的历史使命。伴随着公司的成长，我公司逐渐承担了AP1000/CAP1400核电安全壳压力容器、模块、一体化顶盖组件、铝合金空气导流板、CAP1400屏蔽厂房及换料平台等核电设备生产，公司已在世界上率先成功掌握了三代核电AP1000/CAP1400钢制安全壳、模块制造及现场组拼装的先进工艺，并形成了批量化生产能力。

目前公司的设备生产及现场组拼装工作能力满足三代核电自主化依托项目及后续核电项目工程多项目同时开工的要求，为中国三代核电自主化依托项目AP1000核电机组的工程建设以及后续项目的批量化、自主化建设、核电产品及技术“走出去”战略奠定了基础。

图1 钢制安全壳压力容器

图2 结构模块

图3 机械设备模块

2.焊接特点及生产能力

图4 一体化顶盖

我公司涉及核电产品种类比较多，从而带来焊接产品的多样性，从焊接产品的资质认证考量，我公司2009年通过美国ASME协会N、NPT、NA核级认证，具备了按照ASME体系焊接核级容器、泵、阀及管道等产品生产和安装能力，成为国内第一家取得ASME核级综合认证的企业。从金属材料种类考量，我公司具备了焊接碳钢、低合金钢、高碳钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢、镍基合金钢、铝合金钢及其他金属的焊接能力。从焊接工艺水平考量，我公司基本娴熟掌握SMAW、GMAW（SHORT/PULSE）、SAW、GTAW、STUD、FCAW及SW等多种焊接方法的生产应用。从焊接设备类型考量，我公司拥有多种型号焊接设备，从手动交直流氩弧焊机（ ESAB Tig3000i AC/DC、MAXSTAR 350、时代WS—400、XMT 456 CC/CV）、直流焊机（威特力 ZX7—400、WS—400CEL）、小车式埋弧焊机（DC—600、LT—7、MZ—1000）、埋弧横焊机（AUTO—SAHW—Ⅰ/Ⅱ—A）、埋弧焊接中心（NLH5055）、焊接小车（CS—100C、CS—5A）、C02气保焊机（CV—500/LN—7GMA、WTL NB—500、KMS—500）、逆变脉冲焊机（OTC—DP500、CM—7401、KEMPPI—Pro4200、Fast—Mig—Pulse—450、）全位置TIG自动焊机（PS—406）、自动焊机（ROTO—WELD 2000）、模块自动气保焊机（HSHM—A500）、CV自动气保焊机（CV—1000）、螺柱焊机（ELOTOP—2002、Nelweld—6000）及配套设施碳钢管道生产线（AUTO—PPLC—610）、不锈钢管道生产线（AUTO—PPLS—610）、焊接变位机（BWJ—5—2.4—1）等形成手工焊、半自动焊、自动焊三种焊接体系有机结合，优化焊接生产能力。

3.高效焊接技术应用

我公司核电产品结构模块主产品焊缝已基本形成以机械焊为主，半自动焊为辅的生产格局，使用模块自动气保焊机（HSHM—A500）、焊接小车（CS—100C、CS—5A）、C02气保焊机（CV—500/LN—7GMA、WTL NB—500、KMS—500）等焊接设备构成产品板材主焊缝焊接机械化生产线。核电机械模块产品的主要非标型材焊接已完成了气体保护焊的机械化焊接与半自动化小车式埋弧焊机（DC—600、LT—7、MZ—1000）组合优化和升级，并在依托化产品及后续产品中得到了良好的应用。公司AP1000核电钢制安全壳CV自动气保焊机（CV—1000）项目研发已通过核电专家鉴定，产品即将在国核示范电站CAP1400堆型展开推广。设备模块中的管道焊接采用全位置TIG自动焊机（PS—406）和自动焊机（ROTO—WELD 2000）及配套设施碳钢管道生产线（AUTO—PPLC—610）、不锈钢管道生产线（AUTO—PPLS—610）、焊接变位机（BWJ—5—2.4—1）等设备组合，基本具备核电关键管道系统产品的批量化生产能力。公司的铝合金空气导流板产品主要使用逆变脉冲焊机（KEMPPI—Pro4200、Fast—Mig—Pulse—450）实施半自动气体保护焊。结构模块及钢制安全壳产品衍生的剪力钉焊接目前主要使用螺柱焊机（ELOTOP—2002、Nelweld—6000）实施半自动焊接作业。公司目前产品的机械化焊接作业量在62%～68%，半自动手工焊接作业量在18%～25%，其余则为手工焊接。

4.产品焊接技术的优化

伴随着核电制造装备业的发展和核电制造准入制度的完善，上海松森、浙江火电、大连船厂及中核二三等越来越多的企业获得了核电设备制造资质，提高公司竞争力，优化产能已迫在眉睫，公司正在积极推动焊接技术的自动化、集成化、智能化。通过传统焊接技术与现代智能技术结合，融入红外感应或者激光跟踪系统，在保障产品焊接质量的前提下，针对公司目前产品尤其自动化和机械化效率偏低的产品已展开了生产效率优化和研发策划。

公司近期开展的CAP1400屏蔽厂房SC结构自动化焊接策划，主要针对单张墙体板上需开超过400个孔，整个SC墙体板开孔数量将近170 000个的情况，研究如何提高钢筋与面板焊接效率。SC钢筋焊接拟采用类似管板自动焊的智能设备，已与艾森信息技术股份有限公司等多名厂商及机构接洽CP1400屏蔽厂房SC结构制造焊接自动化技术开发合作事宜，针对多机头智能跟踪焊接系统展开务实性合作，并积极探寻潜在的合作伙伴。