复合钢管道焊接技术

张玉同 刘军 李良

摘 要：本文对核电站一期工程中带预堆边的复合钢管道焊接应具备的条件、焊接工艺要求进行了总结，并对焊接过程中预堆边上出现的缺陷进行了分析，在分析基础上提出了技术改进措施，通过总结为同类工程的施工积累了经验。

关键词：复合管道；预堆边；焊接

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.015

在核电站一期工程中，重要安全系统如JNA（余热导出系统）、JNF（压力补偿系统）、JNG（低压安注系统）等都是采用俄供坡口带预堆边的复合钢管道。

复合钢管道坡口是带预堆边的梯形结构，预堆边由俄罗斯供货厂家焊接加工而成：先在坡口根部堆焊过渡层焊接材料Зои-8，再在坡口内侧堆焊过渡层焊接材料ЭА-395/9，然后在此金属表面上堆焊不锈钢焊接材料ЭА-400/10Т，部分接头型式增加了在基体内表面的近焊口处堆焊了过渡层焊接材料ЭА-898/21Б，用以作为坡口打底层的组成部分。在调整段，由于现场需要根据实际尺寸下料，接头型式是复合钢+奥氏体钢，梯形坡口接头型式如图1所示：

1 焊接先决条件

（1）组对前，坡口及其邻近20mm的内外表面须采用机械方法打磨出金属光泽，并用丙酮去油污。完毕后进行目视和测量检查，注意是否有腐蚀、凹坑、起层和裂纹等，尤其是奥氏体材料完成的堆焊层区域，对堆焊坡口可疑位置进行液體渗透检查。

（2）焊接接头组对时，管道应置于承重的支架上，严禁强力对口，距焊缝轴线200mm长管道轴线的错边量不得大于1mm，管子对口内壁应平齐，内壁错边量不大于0.5mm，当内壁错边量大于0.5mm时须从管内侧对坡口进行打磨。

（3）焊前应用高岭土、石棉或专用膜从坡口外侧将堆焊坡口保护起来以防止飞溅上熔敷金属。在防护层烧坏的情况下应停止焊接，恢复防护层之后方可继续焊接。

2 焊接工艺要求

a.根部焊缝采用手工氩弧焊焊接，焊前须制作氩气室进行充氩保护，焊接厚度不超过管壁厚度的1/3。在根部焊缝外观与测量检查、射线检查合格后，方可进行填充层焊接。填充层及盖面层采用手工电弧焊进行焊接。

b.氩弧焊焊丝牌号为СВ-04Х19Н11М3，直径φ1.6～φ2mm；电弧焊焊条牌号为ЭА-400/10T，直径φ3～φ4mm。

c.氩弧焊采用直流正接，焊接电流范围65～140A；电弧焊采用直流反接，焊接电流范围70～140A。

d.氩弧焊焊道宽度为8～10mm；电弧焊焊道宽度不超过焊条直径的3倍。

e.为了减少焊缝持续受力，坡口组对与焊接之间以及根部焊接（包括检验和返修工序）和填充层焊接之间的时间间隔不得超过2昼夜。

f.焊后对焊缝表面进行打磨，打磨后焊缝应成型良好，表面粗糙度不低于Ra5，焊缝与母材间应平滑过渡，焊接接头及焊缝两侧80mm范围内无表面裂纹、未焊透、气孔、焊波、夹渣、咬边、锈蚀等缺陷。

g.根部焊缝进行100%的目视与测量检查、射线探伤检查；焊缝完成50%时进行100%射线探伤检查；焊缝完成后进行100%的目视与测量检查、液体渗透检查、射线射线检查。

3 技术改进措施

在现场焊接过程中，为了尽量避免复合钢管道坡口预堆边上出现热裂纹，并保证安装焊缝的质量。我们采取的一系列的技术改进措施，取得了显著的效果。

a.减小焊口组对间隙。组对时，控制坡口间隙不超过0.3mm。为了方便组对，制做专用的临时支撑架和专用的坡口卡具，使得焊口的组对完全是在自由状态下进行。通过减小坡口间隙，使母材金属在焊缝金属中所占的比重减少，即采用小的融合比。

b.焊接时采用小电流、快速焊。手弧填充和盖面焊接时，在既保证焊缝金属熔合良好，又保证焊道宽度不超过焊条直径的3倍前提下，尽量采用小电流、快速焊进行焊接。这样使得焊接线能量减少，避免了焊缝枝晶粗大和过热区晶粒粗化。

c.严格控制层间温度。在焊接过程中，我们严格控制层间温度不超过1000C，在2#机组JEF系统波动管的焊接过程中，层间温度实际测量最高仅为590C，降低层间温度，就避免了焊接接头持续受热。

d.严格控制焊接变形及焊缝收缩。焊接过程中架设百分表进行监控，管段一端施焊时，另一端派专人对整个焊接过程进行监控记录。在加工调节管段时，预留出焊缝收缩量，预组装确定管段位置后，制作模拟口作为参照物，形象直观地反映了焊接变形情况。

4 总结

（1）在核电站一期工程建设中，带预堆边的复合钢管道焊接，对于我们来说是一大课题，也是一大难题。但是只要制订出科学合理的施工工艺，并严格按照工艺措施进行操作，遇到问题后，集思广益，科学分析，合理解决。这一课题（或者说是难题）还是能够攻克的。

（2）为避免制造阶段的问题延误到安装阶段暴露出来，应加强厂家制造阶段的监督检查。厂家制造阶段的质保审查要严格执行，制造过程记录要齐全无误，特别是焊接工艺参数的记录要详实。这样，厂家制造产品在安装阶段一旦出现质量问题，方便查找产生问题的原因，有利于制订科学合理的解决方案。