浅谈核电站稳压器设备安全端的焊接技术

李树辉

摘 要：稳压器是核电站冷却系统中的一个重要设备，直接影响着核电站的安全运行，而稳压器设备安全端的焊接质量直接影响着稳压器的运行稳定性，所以必须重视稳压器设备安全端的焊接质量。

关键词：核电站；稳压器设备；安全端；焊接技术

中图分类号：TG457.11 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.146

核电站的每一个反应堆中都会设置一台稳压器，稳压器主要起着压力控制、压力保护、RCP升压和排除压器内的饱和水与饱和汽等作用。稳压器的主壳体采用的是专用的低合金材料，安全端一般采用奥氏体不锈钢材料。这种不锈钢的焊接难度较大，所以在选择焊接技术的时候，应确保其适用性。

1 核电站稳压器的主要结构和工作原理

核电站稳压器是立式圆柱结构的高温高压设备。该设备的具体制作参数与具体的使用情况有关——设计时，需根据不同的使用情况设计不同的大小和内径。一般情况下，稳压器设备的温度是360 ℃，采用的是电加热的方式。其工作原理是：内液相与气相处于饱和平衡状态，在饱和状态下，水的密度大约是蒸汽的6倍，当电加热式的设备开始工作的时候，就会产生蒸汽，使体积发生变化，进而提升稳压器的压力，使稳压器开始发挥作用；相反，稳压器的压力就会下降。

2 核电站稳压器安全端的焊接方式

核电站稳压器安全端的焊接方式要严格按照核设备的等级和结构进行设计，根据不同的情况，可以采用不同的方式焊接，但要满足焊接质量要求。常用的安全端焊接方法有两种，即对接式焊接和插入式焊接。这两种焊接方法适用于不同的焊接结构，都能满足焊接质量要求，使安全端达到安全使用标准。对于异种钢的焊接，一般采用预先在低合金钢侧对焊隔离层的方式，坡口形式一般根据接管厚度和直径来确定，稳压器安全端主要采用单面坡口焊接方法。

3 核电站稳压器安全端的焊接材料选择

核电站稳压器作为保障核电站安全运行的重要设备之一，其安全端焊接材料的选择至关重要，必须满足焊接质量要求和核电站安全运行的需要。基于此，可以根据设计要求、母材类别和焊接工艺选择焊接材料。早期使用的焊接材料主要是不锈钢，而目前主要选用的是膨胀系数介于奥氏体钢与铁素体钢之间的镍基焊材。镍基材料适用于高温高压和其他条件较为苛刻的工作环境。

4 安全端焊接工艺技术分析

核电站稳压器设备安全端焊接工艺主要有手工药皮焊条电弧焊（SMAW）、埋弧焊（SAW）和自动钨极氩弧焊（GTAW）三种。随着工艺技术的完善，近年来，自动钨极氩弧焊（GTAW）的应用越来越广泛。

4.1 手工药皮焊条电弧焊（SMAW）工艺

SMAW焊接工艺较为灵活，焊接可达性好，不需要复杂的焊接设备，但该工艺对焊接操作人员的要求较高，受人为因素的影响较大，特别是采用不锈钢和镍基合金焊接材料时，难以保证焊接质量，加上该工艺的焊接效率较低，因此目前一般不采用该工艺。

4.2 埋弧焊（SAW）工艺

SAW 焊接工艺的焊接效率较高，且对焊接设备的要求不高，但该工艺稀释率高、热输入大，不适合目前被广泛采用的镍基合金焊接材料。

4.3 自动钨极氩弧焊（GTAW）工艺

GTAW焊接工艺是一种在非消耗性电极与工作物之间产生热量的电弧焊接方式。目前，GTAW工艺被广泛应用，主要特点有：①采用高纯度焊缝方法，氩气本身不与金属发生化学反应，可以有效隔绝空气，因此在焊接过程中容易被控制；②钨极电弧非常稳定，其焊缝成形美观，且稀释率低、焊接质量高，适合使用不锈钢和镍基合金材料焊接；③选用特定设备可以焊接窄间隙坡口，有效提高了焊接效率。

GTAW工艺可以通过采用脉冲焊接方法对基值、峰值电流、脉冲频率及时间、焊接速度、提前或滞后送气时间和电流衰减时间等参数进行控制，具有AVC自动控制功能。自动脉冲TIG焊可调参数较多，能够精确地控制热输入以及熔池的形状和尺寸，得到均匀、稳定的焊缝成形；在控制热输入的情况下获得一定的熔深，并保证侧壁熔合良好，从而缩小焊接热影响区，避免焊件变形，保证焊接质量。要进一步提高焊接质量，就要加强过程控制，在操作过程中，尽量避免外部环境的影响。

采用GTAW工艺时，应重视每一个操作环节，避免由操作不当造成的质量不达标，具体可从以下两点入手：①清洁待焊位置。在焊接过程中，要加强对焊道间的清理，避免焊缝中残留氧化物和夹杂物。②严格控制焊接过程中的温度，避免焊接接头过热。可以采用小焊接线能量和小截面焊接方法，选用脉冲焊、分段焊等工艺，保证层间温度符合要求。

在焊接中，要根据产品的焊接要求和结构形式合理设计坡口，这样才能保证焊接的顺利进行；保证焊接材料的质量，因为焊接材料的质量会直接影响焊接效果；针对产品的结构和材料特性开发适用的焊接工艺，进而全方位地保证焊接质量。

5 结束语

核电站稳压器设备安全端的焊接质量直接影响着核电站稳压器的安全运行，所以要确保其焊接质量。在选择焊接技术时，既要了解焊接材料的特性，又要做好焊接前的基本准备工作。只有这样，才能确保焊接质量，提高核电站的安全运行水平。

参考文献

[1]张加平.核电站稳压器设备安全端焊接技术分析[J].科技致富向导，2015（14）.

[2]李岗，梁兵兵，马志才.稳压器波动管温度监测及寿命评估[J].压力容器，2012（06）.

〔编辑：王霞〕