核电厂电气贯穿件Q/CNPE与RCC—M焊接工艺评定差异性分析

马远路　姚婷　朱蓉　潘继军　黄天亮

摘 要：从母材分类、形式、厚度及直径覆盖范围，破坏性试验等焊接工艺评定的各個要素对Q/CNPE和RCC-M2000版进行差异性进行分析，优化核电厂电气贯穿件基于Q/CNPE标准的焊接工艺评定工作。

关键词：电气贯穿件；焊接工艺评定；差异性分析

中图分类号：TM623 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）04-0069-02

Abstract： From the base metal classification， form， thickness and diameter coverage， destructive test and other welding process evaluation elements of the Q/CNPE and RCC-M2000 version of the difference analysis， in order to optimize the welding process evaluation of electrical penetration parts based on Q/CNPE standard for nuclear power plant.

Keywords： electrical penetration； welding process evaluation； difference analysis

1 概述

核电厂电气贯穿件自2009年国产化后，国内业主均采用RCC-M 2000版为执行标准。日本福岛事件后，某业主公司对后续昌江、福清4个机组电气贯穿件颁布了最新的Q/CNPE执行标准。为了分析研究不同标准之间的差异性，更好的为工程服务，本文结合工程项目对比分析RCC-M与Q/CNPE具体条款差异性，优化完善核电厂贯穿件焊接工艺评定技术工作。

2 母材分类及其适用范围

2.1 碳钢和低合金钢对接焊

（1）RCC-M母材分类

S3200规定母材化学成分相似，力学性能相似，对于碳钢以及碳锰钢，若某一工艺评定母材所规定的最小抗拉强度为Rm，则该工艺评定对于抗拉强度在Rm与Rm-60MPa之间所有的牌号都是有效的。

（2）Q/CNPE母材分类

Q/CNPE规定对化学成分相似、力学性能相同的材料是有效的。评定的母材最小抗拉强度为Rm，则最小抗拉强度在（Rm-60）MPa与Rm之间的碳钢时可以等效的。

两个标准对焊接工艺评定母材分类方式一致，并遵循同一个原则“材料化学成分相近，力学性能相当”。两个标准均对碳钢焊接工艺评定力学性能适用范围上规定了抗拉强度的下限值，拓宽了碳钢及碳锰钢焊接工艺评定母材适用范围。

（3）工程应用实况

电气贯穿件中碳钢类的焊接主要为筒体（HD245）与法兰（20HD）的焊接，具体化学成分、力学性能，见表1、表2。综合分析HD245与20HD主要化学成分相近，最低抗拉强度相等，属于等效材料。

2.2 不锈钢对接焊

（1）RCC-M母材分类

S3300规定化学成分相似的材料，焊接工艺评定有效。特别对硼、铌含量超过最大值，焊接工艺评定无效；氮含量超过最大值的0.080%，焊接工艺评定无效。

（2）Q/CNPE母材分类

Q/CNPE规定在所有情况下，从焊接性的角度考虑，对规定化学成分相似的材料有效。特别硼、铌、氮的含量任一个超过规定的最大值，则评定无效。

母材化学成分中氮元素是关键性差异，RCC-M不允许氮含量超过最大值的0.080%，Q/CNPE则不允许氮含量超过最大值，Q/CNPE对氮含量技术更加严格。

（3）工程应用实况

为了避免对工程的影响，人员气闸门电气贯穿件筒体（0Cr18Ni9）与端板（0Cr18Ni9）评定采用与产品同批次材料进行焊接工艺评定。

2.3 碳钢与不锈钢对接焊

（1）RCC-M母材分类

碳钢与不锈钢对接焊参照异种金属对接焊，母材应分别遵循碳钢与不锈钢的分类和适用范围要求。

（2）Q/CNPE母材分类

Q/CNPE中异种钢焊接工艺评定未对母材作具体描述，但引用的标准有碳钢和不锈钢的焊评标准，母材遵循引用标准要求。

（3）工程应用实况

中/低压电气贯穿件筒体（HD245）与端板（0Cr18Ni9）焊接工艺评定选用与产品相同的材料进行评定，避免产生异议。

3 厚度与直径覆盖范围

低压电气贯穿件外径为φ273mm，厚度为δ9mm；中压电气贯穿件外径为φ508mm，厚度为δ11mm；人员气闸门外径为φ170mm，厚度为δ5mm。RCC-M与Q/CNPE对焊接工艺评定母材厚度覆盖范围和直径覆盖范围相同，具体见RCC-M S3213和Q/CNPE4.2.3.1中的规定。

两个标准对焊评的影响：

综合RCC-M与Q/CNPE在焊接工艺评定厚度、直径覆盖范围上均一致，结果等效。

4 试件类型

4.1 RCC-M母材型式

RCCMS3213、S3313对母材形状和尺寸等效型式给出了具体规定。除此之外，还规定了管材的焊接工艺评定适用板材的焊接，前提是需在板材的焊接中对各个焊接位置进行完整的试验。

4.2 Q/CNPE母材型式

Q/CNPE焊评母材形状和尺寸要求符合RCC-M的规定。同时，板材的焊评对同样位置外径≥460mm的管焊接有效，且对在有效厚度范围内的角焊缝是有效。

低/中压电气贯穿件焊接主要是管对接及角接型式，人员气闸门主要是管对接型式。从上述可分析， Q/CNPE板材对于管外径≥460mm相同位置焊接等效，而RCC-M对管外径≥51mm水平转动焊等效；实际项目中低/中压电气贯穿件均采用1：1管径尺寸焊接工艺评定，此规定未对评定产生影响；人员气闸门焊接工艺评定采用板对接的形式，在Q/CNPE标准中处于失效状态，在工程中须按照Q/CNPE采用管水平轴转动焊的方式进行单独焊接工艺评定工作。endprint

5 破坏性试验

RCC-M拉伸、弯曲、冲击试验执行1989版国标试验标准，Q/CNPE要求按最新版国标进行试验，同时增加引用微观金相检验标准GB13298。按RCC-M焊评时，贯穿件作为单独设备进行焊接工艺评定；按Q/CNPE焊评时，电气贯穿件按管道焊缝进行焊接工艺评定，拉伸、弯曲试样尺寸与RCC-M试样尺寸有明显差异，要求试样下表面需与内径相切，上表面与下表面平行。

5.1 拉伸试验

拉伸试样宽度尺寸在新旧版本尺寸不同。低/中压电气贯穿件的外径尺寸分别为φ273mm和φ508mm，按GB/T2651制取试样平行宽度需从20mm增加为25mm，按Q/CNPE管道焊缝的要求，平行宽度分别为23mm和35mm。

5.2 弯曲试验

弯曲试样尺寸在新旧版标准中差异较大。低/中压电气贯穿件的外径尺寸分别为φ273mm和φ508mm，D>25S，按GB/T2653制取试样宽度按最小20mm，按Q/CNPE管道焊缝的要求，试样宽度分别为23mm和35mm。GB/T2653两个版本的试验方法均为圆形压头弯曲和辊筒弯曲。2008版特别强调辊筒弯曲适用于铝合金和异种金属。电气贯穿件筒体与端板焊接为异种钢焊接，筒体与端板弯曲试验须采用辊筒弯曲的方法进行。

5.3 冲击试验

RCC-M和Q/CNPE对冲击试验要求一致，试样尺寸规格等均相同。

5.4 金相检验

RCC-M和Q/CNPE均要求对焊缝横截面进行宏观（×10）和微观（×200）金相检验，均引用了宏观金相检验标准GB/T226，Q/CNPE.J103.40-4.2明确微观金相检验按GB/T13298进行，RCC-M中未对微观金相检验过程作具体试验标准要求。

6 结束语

综合对比分析Q/CNPE与RCC-M2000版焊接工艺评定技术要求，在不同工程项目中，不同业主均对相应的焊接工艺评定技术要求进行了适应性调整，特别是在母材型式、拉伸及弯曲试样尺寸等差异性较大，为了尊重和满足不同业主的技术要求，分别按照两部标准进行工艺评定工作。

参考文献：

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