核电站主管道窄间隙自动焊常见问题及处理

卢其海

摘 要：核电站核岛主管道的焊接是核电站建设质量控制中的关键。以国内某6×1 000 MW 核电站的核岛主管道焊接工程为实例进行了相关分析和讨论，详细介绍了窄间隙自动焊技术，并提出了窄间隙自动焊技术的质量控制方法。该工程产品质量检验结果表明，主管道窄间隙自动焊工艺是可行的，质量控制措施是有效的，内在质量和产品外观均满足设计要求，相关方法可为同类工程提供参考和借鉴。

关键词：核电站；窄间隙自动焊技术；蒸汽发生器；反应堆

中图分类号：TM623.4 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.154

核电站主回路管道（又称为反应堆冷却剂系统管道）与蒸汽发生器、反应堆压力容器、主泵共同构成一回路压力边界。为了有效缩短建造周期、降低建造成本和保障施工质量，可采用惰性气体保护窄间隙自动焊焊接工艺的实施。在核电站主回路管道的焊接工作中，窄间隙自动焊焊接工艺被广泛应用，比如宁德和阳江核电站主回路管道现场焊接便采用了此工艺。窄间隙自动焊的主体是自动焊机，由自动焊操作工操作，这在某种程度上彻底改变了传统焊接方法对焊工的要求。窄间隙自动焊焊接工艺具有焊接质量高、焊接效率高等优点，但易出现侧壁熔合不良、频繁粘钨、烧穿等情况，进而导致工作效率受到一定的影响。

1 窄间隙自动焊焊接工艺

1.1 焊接方法

在核电站的建造过程中，关键点和难点之一为主管道的现场焊接。传统的主管道焊接工艺为焊条电弧焊接，其焊接质量会受到焊工的专业技术水平、身体状况和情绪等因素的影响，且因该工作的劳动强度过高，常导致焊工的焊接效率较低，最终造成工期延长。窄间隙自动焊焊接工艺与传统的焊条电弧焊工艺相比，具有以下5个优点：①焊接效率高，可以不间断地作业。②熔敷金属填充量少，可降低填充材料成本。③焊接过程简单，对工人的要求相对较低。④焊接接头质量高。自动焊焊接过程均由自动焊设备根据标准的焊接参数进行的，整体焊缝的焊接热输入稳定、合理，焊缝的晶间组织均匀、晶粒小。⑤整个焊接过程具有可追溯性、可视性。窄间隙自动焊焊接工艺在焊接的整体过程中会进行视频监控和记录。

1.2 填充材料

常见的焊接填充材料为不锈钢实芯焊丝，即规格为φ0.8 mm的ER316L和规格为φ1.0 mm的ER316LSi。其中，ER 316L 往往应用于打底焊道和支撑焊道的焊接，ER316LSi往往应用于填充焊道和盖面焊道的焊接。

1.3 焊接设备

较为常用的窄间隙自动焊设备为自动焊机。结合目前国内相关核电站主管道现场焊接的情况看，确定采用加拿大LIBURDY公司的自动焊机和有效的自动焊工艺参数，从而焊接出质量合格、稳定的焊缝。

2 常见问题及其处理措施

虽然窄间隙自动焊工艺已经在宁德核电站和阳江核电站等的主回路管道中得到了应用，但在实际焊接过程中，仍会出现侧壁熔合不良、频繁粘钨、烧穿等问题，进而对焊接质量造成了潜在影响。因此，就窄间隙自动焊过程中有可能出现的问题提出了以下处理措施。

2.1 侧壁熔合不良

6GT位置180°～270°焊缝根部下侧和5GT位置180°～270°焊缝根部两侧易出现侧壁熔合不良的问题。造成上述问题的主要原因有以下2点：①电弧张开角度不足。电弧张开角度的影响因素主要有钨极的锥度、电流的大小、钨极的类型等。在焊接前，应注意钨极的选择，确保钨极尖无开花现象；根据焊缝的实际情况选择弯钨极或直钨极。②热输入量不足。主管道现场焊接使用的焊接工艺均经过了工艺评定的验证，即焊接所使用的参数已经过验证。因此，热输入量不足是侧壁熔合不良的原因之一，可通过在可调范围内增加峰值电流、降低行走速度、减小基值电流来缓解此情况。

2.2 粘钨

粘钨通常是指在焊接或起弧的过程中，钨极部分在接触到熔池后造成短路，导致焊接过程无法正常顺利进行的情况。出现该问题的主要原因有以下3点：①钨极偏转。由于在窄间隙焊接工艺中规定了钨极的纵向偏转角度，如果在90°和270°两个位置出现粘钨，则可考虑调整钨极的纵向偏转角度。②冷却水循环不顺畅。由于电源主机与机头间的线缆（内有水管）较长，且在焊接过程中线缆常出现被绊、被压等现象，导致冷却水循环不畅，进而导致粘钨。因此，在焊接过程中应注意整理线缆，将维护冷却水管加入日常工作中，并定期更换冷却水。③层间温度较高。在连续焊接数道后，易在270°附近发生因熔池过大而引起的粘钨。因此，在焊接过程中应随时观察熔池，在保证熔合良好的情况下，降低基值电流和弧压，尽可能地减少热输入量。

2.3 烧穿

烧穿是指在焊接过程中，电弧将坡口钝边或焊缝击穿，熔化的金属自坡口的背面流出，进而形成孔洞的现象。引发该问题的原因为间隙或错边量过大、焊接中电流异常增大、机头卡涩等。因此，焊缝组应尽量做到零间隙和零错边，从而有效避免该问题的发生。此外，在根部打底焊接时，应尽量在间隙最小的区域起弧，且不要靠近间隙处，等送丝后再向焊缝中心移动。

3 结束语

本文给出了窄间隙自动焊主管道施工过程中常见问题的解决措施，以期为保障后续窄间隙工艺的顺利实施提供一定的参考。

参考文献

[1]武江，周国萍.焊接手册[M].北京：机械工业出版社，2001.

[2]黄厚坤，张辉.900 MW压水堆核电站系统与设备[M].北京：原子能出版社，2005.

〔编辑：张思楠〕