臺(tái)山核電廠廢液排放貯槽焊接變形控制

張國(guó)興

【摘 要】當(dāng)前我國(guó)核電正處于高速發(fā)展期， 前景廣闊. 核電廢液排放貯槽由于壁薄，焊縫密集分布且縱橫交錯(cuò)，在焊接過(guò)程中不可避免的會(huì)產(chǎn)生焊接變形與焊接應(yīng)力。由于核電對(duì)焊接變形要求比較嚴(yán)格，需采用更加有效措施來(lái)控制焊接變形。本文介紹廢液排放貯槽的主要部件的結(jié)構(gòu)與連接形式，根據(jù)每個(gè)部件焊縫的特點(diǎn)，采取具有針對(duì)性的防變形措施來(lái)控制焊接變形，效果顯著，順利通過(guò)驗(yàn)收。

【關(guān)鍵詞】核電 廢液排放貯槽 焊接變形 控制

臺(tái)山核電站一期采用法國(guó)EPR第三代核電機(jī)組，兩臺(tái)單機(jī)容量為1750MW，該工程需安裝3臺(tái)立式圓柱形的廢液排放貯槽用于收集、暫存、混勻待排放廢液。主要由底板、筒體、拱頂和附件等構(gòu)成。廢液排放貯槽由于壁薄，焊縫密集分布且縱橫交錯(cuò)，在焊接過(guò)程中不可避免的會(huì)產(chǎn)生焊接變形與焊接應(yīng)力。由于核電對(duì)焊接變形要求比較嚴(yán)格，為保證廢液排放貯槽施工能順利完成，專門制定一系列措施來(lái)控制焊接變形。

1 廢液排放槽焊接順序

儲(chǔ)存罐底板的組對(duì)、焊接；最高層與次高層壁板組對(duì)焊接；頂板組對(duì)、焊接；頂板與筒體的組對(duì)、焊接；其余壁板組對(duì)、焊接（由上至下組裝焊接，焊接一層提升一層）；

最底層壁板與底板找正、焊接；相關(guān)附件焊接；

2 底板焊接

底板材質(zhì)為Q245R，厚度為10mm，由10塊散件搭接而成。由于焊縫縱橫交錯(cuò)且厚度較薄，容易產(chǎn)生角變形與波浪變形；采取措施：

（1）剛性固定法：底板整體鋪設(shè)完成后，在每條長(zhǎng)焊縫上加固一條工字鋼，工字鋼與焊縫相距60～100mm為宜，然后在另一方向上均勻加固工字鋼成井字架（圖1）；

圖1 底板焊縫剛性固定及焊接順序

（2）焊接順序：把焊縫從中心向兩端分成若干150～250mm長(zhǎng)的小段，先焊接短焊縫A再焊接長(zhǎng)焊縫B（按B1～4順序焊接），長(zhǎng)焊縫可采用隔條跳焊+分段對(duì)稱跳焊由中心向外焊的方法，以均勻分散焊縫熱量，使焊接時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力及變形向外擴(kuò)散，達(dá)到減小變形的效果；

3 筒體焊接

筒體由六層壁板層疊而成，每層壁板由4塊弧型板拼接而成，壁板材質(zhì)為Q245R，厚度為8mm，板與板對(duì)接組裝而成；焊縫主要有縱向焊縫與環(huán)向焊縫組成。由于焊縫只有8mm，容易產(chǎn)生凹陷與波浪變形；

采取措施：

（1）焊接順序 先焊接縱焊縫，然后焊接環(huán)焊縫，最后焊接縱環(huán)交錯(cuò)位置的T字焊縫；

（2）縱向焊縫焊接前，在縱向焊縫內(nèi)側(cè)自上而下每400～500mm點(diǎn)焊一塊帶圓弧的門形架，外側(cè)使用槽鋼進(jìn)行加固以控制焊接變形，槽鋼與縱縫相距60～100mm為宜；焊接時(shí)，把焊縫分成若干150～250mm長(zhǎng)的小段，采用分段退焊法從下往上焊接。減少焊縫持續(xù)加熱時(shí)間，從而避免溫度過(guò)高引起變形，同時(shí)焊接增長(zhǎng)方向相反的焊接可以與焊縫殘余應(yīng)力相互抵消，從而減少變形；

（3）環(huán)向焊縫焊接前，在筒體內(nèi)側(cè)每300～400mm均勻點(diǎn)焊板狀卡塊，每個(gè)點(diǎn)固焊焊點(diǎn)長(zhǎng)度為20～30mm之間，以防止焊接時(shí)環(huán)向焊縫向內(nèi)側(cè)收縮變形；焊接時(shí)，把焊縫均勻分成若干150～250mm長(zhǎng)的小段，由四個(gè)焊工采用分段對(duì)稱退焊法見圖2（箭頭表示運(yùn)條方向，A、B、C、D表示4位焊工，序號(hào)表示焊接順序，內(nèi)側(cè)分段線表示卡塊位置，外側(cè)分段線表示焊縫分段線）焊接過(guò)程應(yīng)盡可能同步，避免受熱不均勻產(chǎn)生變形或增加應(yīng)力；

4 拱頂焊接

拱頂由18扇形板及1塊圓形板拼接而成，材料為Q245R，板厚為8mm；為T形接頭形式；

采取措施：

（1）先焊接扇形板焊縫，再焊接圓形板；

（2）拱頂整體鋪設(shè)完成后，在各扇形板離焊縫約50～60mm處平行點(diǎn)焊一條弧形板，每個(gè)點(diǎn)固焊焊點(diǎn)長(zhǎng)度為20～30mm，以防止焊接時(shí)產(chǎn)生的波浪變形與凹陷；焊接時(shí)，把每條焊縫均勻分成若干150～250mm長(zhǎng)的小段，由于拱頂焊縫需要內(nèi)外焊接，可采用隔條跳焊+內(nèi)外分段對(duì)稱跳焊法，自中心向外焊，以均勻分散焊縫熱量，使焊接時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力及變形向外擴(kuò)散，達(dá)到減小變形的效果；

5 筒體上附件焊接

筒體上附件主要包括支架和加強(qiáng)板，由于厚度只有8mm，焊接筒體外壁附件時(shí)會(huì)產(chǎn)生收縮應(yīng)力容易造成筒體壁板凹陷；

采取措施：在焊接部件對(duì)應(yīng)的筒體內(nèi)壁點(diǎn)焊四塊臨時(shí)加強(qiáng)板，焊接時(shí)采用逐層對(duì)稱焊接方法并控制層間溫度。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)廢液排放貯槽不同部件制定的針對(duì)性的防變形措施、優(yōu)化焊接順序及方法，三臺(tái)廢液排放槽經(jīng)過(guò)焊后檢驗(yàn)，底板局部凹凸度最大值為18mm，筒體及拱頂?shù)木植堪纪棺冃谓?jīng)樣板檢查間隙最大值為8mm，焊接變形得到良好的控制效果，滿足核電廢液排放貯槽設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)：

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