核电站主管道自动焊焊缝缺陷返修研究

核电站主管道自动焊焊缝缺陷的返修研究

摘要：核电站主管道自动焊是一种先进技术，是三代核电站主管道焊接的首选技术。中广核工程有限公司在压水堆核电站主管道自动焊技术中开发了窄间隙、单层单道焊接工艺，该工艺较手工焊相比能显著提高焊接质量和效率、降低工人劳动强度。在该工艺开发及现场实施过程中，由于其自身焊接特点，也会产生一系列缺陷。为确保焊缝质量，中广核工程有限公司根据主管道特点、坡口形式以及缺陷特点等，研究和开发了压水堆主管道焊缝返修技术。

关键词：主管道自动焊手工焊缺陷返修

中图分类号：tg409 文献标识码：a 文章编号：1674-098x （2012）12（b）-000-02

the repair of primary coolant pipes automatic welding defect in pwr

lv xu-wei ma li-min zhu de-cai kang ze-tan

（china nuclear power engineering company， shenzhen of guangdong prov.518000， china）

abstract：the primary pipelines automatic welding of nuclear power plant is an advanced welding technology ， is the primary choice for the third generation of nuclear power plant for pipelines welding. china guangdong nuclear power engineering co.， ltd（cnpec） in pwr nuclear power plant primary pipeline automatic welding technology develop narrow

gap and single-pass welding process. the process can significantly improve the welding quality and efficiency，reduce the labor intensity， stable welding quality. in the course of process development and implementation， because of its welding characteristics， it will produce a series of defects. in order to improve the welding quality. according to the characteristics of primary pipe， groove form and defect characteristics etc . cnpec research and develop the pwr primary pipe welding repair technology.

key words：primary pipelines automatic welding manual welding welding defect repair；

2007年10月，国家发改委能源局出台的《核电中长期发展规划2005—2020》中提出：到2020年，核电运行装机容量争取达到4000万kw，核电年发电量达到2600～2800亿kwh。目前，我国已开工建设的核电机组数量达到了27台，在建机组数量居全世界第一。这意味着，我国核电建设工程已面临大量的安装任务。但是2011

年福岛核电站事故对在建核电敲响警钟，国家此时积极出台相关政策，暂缓核电建设，确保在建核电站的安全质量。

核电站主管道是连接核岛主设备的大厚壁承压管道，是核电站的“主动脉”，也是核电站的重要屏障，其材质为牌号z3cn20-09m的奥氏体铁素体不锈钢，目前我们主要采用的窄间隙自动焊进行主管道的焊接，由于此焊接方法是窄间隙坡口，单层单道焊接，坡口两

侧接近垂直状态，在焊接过程中，发生未熔合缺陷的风险略有提高。主管道自动焊焊接质量直接影响电站的安全运行。通过pt、rt、ut 等无损检测方法进行焊缝缺陷的检测，然后根据rcc-m标准对于主管道按一级焊缝的标准进行验收，如果缺陷超标，必须采取相应的返修方案进行修补，确保现场质量。

手工焊宽坡口能够让焊条充分深入坡口内，便于焊工摆动焊条，易于操作。宽坡口由于坡口角度较大，坡口两侧有一定的倾斜状态，因此在焊接过程中，坡口侧壁能够较好的熔合；但增加了焊缝金属的填充量、成本、焊接时间，使得生产效率降低。手工焊的坡口宽，每一层的焊道数根据坡口的宽度来决定。

自动焊采用窄间隙坡口具有减小焊接的残余应力和变形，提高焊接质量，减少填充量，降低生产成本。但是窄间隙坡口由于坡口角度较小，坡口两侧基本处于垂直状态，因此在焊接过程中，焊缝搭接处不平整容易出现未熔合、气孔等缺陷。

1 主管道自动焊常见缺陷分析

核电站主管道自动焊焊接的管子是大厚壁、大直径的，且采用的是窄间隙的坡口，单层单道全位置进行焊接，相比普通手工焊坡口具有无可比拟的优越性。如：明显减少焊缝填充量；提高焊缝力学性能等。然而全位置焊接对焊接的要求很高，且在很窄的坡口中实现无缺陷的焊接，难度是很大的。因此主管道自动焊也会出现一些缺陷：如夹渣、烧穿、表面成形不良、未熔合等。

1.1 表面缺陷：夹渣、夹钨、烧穿、表面成形不良

夹渣、夹钨：残留在焊缝内的溶渣或非金属夹杂物（氮化物、硅酸盐）。因坡口或焊缝表面不干净，层间清渣不净，焊接电流过小，焊接速度过快，熔池冷却过快，熔渣及夹杂物来不及浮起等原因导致。现场主管道焊接过程中，由于现场环境比较恶劣，浮尘比较多，每道焊接完成后需要进行焊缝表面的清理，如果清理不当，再进行下一道焊接时，就易出现夹渣缺陷，在起弧过程中，如果焊缝表面不平整、选择参数和焊接过程行走不当导致钨极触壁，钨极浸入熔池内，瞬间凝固在焊缝中即出现夹钨缺陷。

成形不良：焊接规范不当或焊接操作不良，选择参数过大或过小，造成焊缝成形不良缺陷，如烧穿、表面成形不良等缺陷。主管道自动焊焊接过程中，烧穿现象的出现往往是由于组对间隙较大，并且起弧时钨极正好在间隙处；或者由于焊机轨道打滑，在进行上坡焊接时，机头无法前行，在原地进行焊接，造成焊缝的烧穿。焊缝表面成形不良，往往是由于现场焊接时，上一道焊缝的表面不平整，或者选取的参数电流电压偏小，而此时的焊缝宽度比较宽，在进行焊接时，两侧熔合不好，造成焊缝成形不良。

1.2 体积缺陷：气孔、未熔合

气孔：熔池冷却凝固之前来不及逸出残留气体（一氧化碳、氢气、氮气）而形成的空穴。就主管道自动焊而言，气孔也是比较常见的缺陷，它的产生往往是有以下因素产生的：

（1）保护气受污染：由于气瓶组之间是由接头进行连接的，管线接头在连接时，外界空气或水汽易进入管线，在焊接时，易产生