核電廠電氣貫穿件Q/CNPE與RCC—M焊接工藝評(píng)定差異性分析

馬遠(yuǎn)路　姚婷　朱蓉　潘繼軍　黃天亮

摘 要：從母材分類、形式、厚度及直徑覆蓋范圍，破壞性試驗(yàn)等焊接工藝評(píng)定的各個(gè)要素對(duì)Q/CNPE和RCC-M2000版進(jìn)行差異性進(jìn)行分析，優(yōu)化核電廠電氣貫穿件基于Q/CNPE標(biāo)準(zhǔn)的焊接工藝評(píng)定工作。

關(guān)鍵詞：電氣貫穿件；焊接工藝評(píng)定；差異性分析

中圖分類號(hào)：TM623 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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

核電廠電氣貫穿件自2009年國(guó)產(chǎn)化后，國(guó)內(nèi)業(yè)主均采用RCC-M 2000版為執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。日本福島事件后，某業(yè)主公司對(duì)后續(xù)昌江、福清4個(gè)機(jī)組電氣貫穿件頒布了最新的Q/CNPE執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。為了分析研究不同標(biāo)準(zhǔn)之間的差異性，更好的為工程服務(wù)，本文結(jié)合工程項(xiàng)目對(duì)比分析RCC-M與Q/CNPE具體條款差異性，優(yōu)化完善核電廠貫穿件焊接工藝評(píng)定技術(shù)工作。

2 母材分類及其適用范圍

2.1 碳鋼和低合金鋼對(duì)接焊

（1）RCC-M母材分類

S3200規(guī)定母材化學(xué)成分相似，力學(xué)性能相似，對(duì)于碳鋼以及碳錳鋼，若某一工藝評(píng)定母材所規(guī)定的最小抗拉強(qiáng)度為Rm，則該工藝評(píng)定對(duì)于抗拉強(qiáng)度在Rm與Rm-60MPa之間所有的牌號(hào)都是有效的。

（2）Q/CNPE母材分類

Q/CNPE規(guī)定對(duì)化學(xué)成分相似、力學(xué)性能相同的材料是有效的。評(píng)定的母材最小抗拉強(qiáng)度為Rm，則最小抗拉強(qiáng)度在（Rm-60）MPa與Rm之間的碳鋼時(shí)可以等效的。

兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊接工藝評(píng)定母材分類方式一致，并遵循同一個(gè)原則“材料化學(xué)成分相近，力學(xué)性能相當(dāng)”。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均對(duì)碳鋼焊接工藝評(píng)定力學(xué)性能適用范圍上規(guī)定了抗拉強(qiáng)度的下限值，拓寬了碳鋼及碳錳鋼焊接工藝評(píng)定母材適用范圍。

（3）工程應(yīng)用實(shí)況

電氣貫穿件中碳鋼類的焊接主要為筒體（HD245）與法蘭（20HD）的焊接，具體化學(xué)成分、力學(xué)性能，見表1、表2。綜合分析HD245與20HD主要化學(xué)成分相近，最低抗拉強(qiáng)度相等，屬于等效材料。

2.2 不銹鋼對(duì)接焊

（1）RCC-M母材分類

S3300規(guī)定化學(xué)成分相似的材料，焊接工藝評(píng)定有效。特別對(duì)硼、鈮含量超過最大值，焊接工藝評(píng)定無效；氮含量超過最大值的0.080%，焊接工藝評(píng)定無效。

（2）Q/CNPE母材分類

Q/CNPE規(guī)定在所有情況下，從焊接性的角度考慮，對(duì)規(guī)定化學(xué)成分相似的材料有效。特別硼、鈮、氮的含量任一個(gè)超過規(guī)定的最大值，則評(píng)定無效。

母材化學(xué)成分中氮元素是關(guān)鍵性差異，RCC-M不允許氮含量超過最大值的0.080%，Q/CNPE則不允許氮含量超過最大值，Q/CNPE對(duì)氮含量技術(shù)更加嚴(yán)格。

（3）工程應(yīng)用實(shí)況

為了避免對(duì)工程的影響，人員氣閘門電氣貫穿件筒體（0Cr18Ni9）與端板（0Cr18Ni9）評(píng)定采用與產(chǎn)品同批次材料進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。

2.3 碳鋼與不銹鋼對(duì)接焊

（1）RCC-M母材分類

碳鋼與不銹鋼對(duì)接焊參照異種金屬對(duì)接焊，母材應(yīng)分別遵循碳鋼與不銹鋼的分類和適用范圍要求。

（2）Q/CNPE母材分類

Q/CNPE中異種鋼焊接工藝評(píng)定未對(duì)母材作具體描述，但引用的標(biāo)準(zhǔn)有碳鋼和不銹鋼的焊評(píng)標(biāo)準(zhǔn)，母材遵循引用標(biāo)準(zhǔn)要求。

（3）工程應(yīng)用實(shí)況

中/低壓電氣貫穿件筒體（HD245）與端板（0Cr18Ni9）焊接工藝評(píng)定選用與產(chǎn)品相同的材料進(jìn)行評(píng)定，避免產(chǎn)生異議。

3 厚度與直徑覆蓋范圍

低壓電氣貫穿件外徑為φ273mm，厚度為δ9mm；中壓電氣貫穿件外徑為φ508mm，厚度為δ11mm；人員氣閘門外徑為φ170mm，厚度為δ5mm。RCC-M與Q/CNPE對(duì)焊接工藝評(píng)定母材厚度覆蓋范圍和直徑覆蓋范圍相同，具體見RCC-M S3213和Q/CNPE4.2.3.1中的規(guī)定。

兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊評(píng)的影響：

綜合RCC-M與Q/CNPE在焊接工藝評(píng)定厚度、直徑覆蓋范圍上均一致，結(jié)果等效。

4 試件類型

4.1 RCC-M母材型式

RCCMS3213、S3313對(duì)母材形狀和尺寸等效型式給出了具體規(guī)定。除此之外，還規(guī)定了管材的焊接工藝評(píng)定適用板材的焊接，前提是需在板材的焊接中對(duì)各個(gè)焊接位置進(jìn)行完整的試驗(yàn)。

4.2 Q/CNPE母材型式

Q/CNPE焊評(píng)母材形狀和尺寸要求符合RCC-M的規(guī)定。同時(shí)，板材的焊評(píng)對(duì)同樣位置外徑≥460mm的管焊接有效，且對(duì)在有效厚度范圍內(nèi)的角焊縫是有效。

低/中壓電氣貫穿件焊接主要是管對(duì)接及角接型式，人員氣閘門主要是管對(duì)接型式。從上述可分析， Q/CNPE板材對(duì)于管外徑≥460mm相同位置焊接等效，而RCC-M對(duì)管外徑≥51mm水平轉(zhuǎn)動(dòng)焊等效；實(shí)際項(xiàng)目中低/中壓電氣貫穿件均采用1：1管徑尺寸焊接工藝評(píng)定，此規(guī)定未對(duì)評(píng)定產(chǎn)生影響；人員氣閘門焊接工藝評(píng)定采用板對(duì)接的形式，在Q/CNPE標(biāo)準(zhǔn)中處于失效狀態(tài)，在工程中須按照Q/CNPE采用管水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)焊的方式進(jìn)行單獨(dú)焊接工藝評(píng)定工作。endprint

5 破壞性試驗(yàn)

RCC-M拉伸、彎曲、沖擊試驗(yàn)執(zhí)行1989版國(guó)標(biāo)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，Q/CNPE要求按最新版國(guó)標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)，同時(shí)增加引用微觀金相檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)GB13298。按RCC-M焊評(píng)時(shí)，貫穿件作為單獨(dú)設(shè)備進(jìn)行焊接工藝評(píng)定；按Q/CNPE焊評(píng)時(shí)，電氣貫穿件按管道焊縫進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，拉伸、彎曲試樣尺寸與RCC-M試樣尺寸有明顯差異，要求試樣下表面需與內(nèi)徑相切，上表面與下表面平行。

5.1 拉伸試驗(yàn)

拉伸試樣寬度尺寸在新舊版本尺寸不同。低/中壓電氣貫穿件的外徑尺寸分別為φ273mm和φ508mm，按GB/T2651制取試樣平行寬度需從20mm增加為25mm，按Q/CNPE管道焊縫的要求，平行寬度分別為23mm和35mm。

5.2 彎曲試驗(yàn)

彎曲試樣尺寸在新舊版標(biāo)準(zhǔn)中差異較大。低/中壓電氣貫穿件的外徑尺寸分別為φ273mm和φ508mm，D>25S，按GB/T2653制取試樣寬度按最小20mm，按Q/CNPE管道焊縫的要求，試樣寬度分別為23mm和35mm。GB/T2653兩個(gè)版本的試驗(yàn)方法均為圓形壓頭彎曲和輥筒彎曲。2008版特別強(qiáng)調(diào)輥筒彎曲適用于鋁合金和異種金屬。電氣貫穿件筒體與端板焊接為異種鋼焊接，筒體與端板彎曲試驗(yàn)須采用輥筒彎曲的方法進(jìn)行。

5.3 沖擊試驗(yàn)

RCC-M和Q/CNPE對(duì)沖擊試驗(yàn)要求一致，試樣尺寸規(guī)格等均相同。

5.4 金相檢驗(yàn)

RCC-M和Q/CNPE均要求對(duì)焊縫橫截面進(jìn)行宏觀（×10）和微觀（×200）金相檢驗(yàn)，均引用了宏觀金相檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)GB/T226，Q/CNPE.J103.40-4.2明確微觀金相檢驗(yàn)按GB/T13298進(jìn)行，RCC-M中未對(duì)微觀金相檢驗(yàn)過程作具體試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求。

6 結(jié)束語

綜合對(duì)比分析Q/CNPE與RCC-M2000版焊接工藝評(píng)定技術(shù)要求，在不同工程項(xiàng)目中，不同業(yè)主均對(duì)相應(yīng)的焊接工藝評(píng)定技術(shù)要求進(jìn)行了適應(yīng)性調(diào)整，特別是在母材型式、拉伸及彎曲試樣尺寸等差異性較大，為了尊重和滿足不同業(yè)主的技術(shù)要求，分別按照兩部標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工藝評(píng)定工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]AFCEN. DESIGN AND CONSTRUCTION RULESFOR MECHANICAL COMPONENTS OF PWRNUCLEAR ISLANDS.2000.

[2]胡忠權(quán)，等.碳鋼低合金鋼焊接工藝評(píng)定[Z].2009-10-04.

[3]胡忠權(quán)，等.奧氏體不銹鋼焊接工藝評(píng)定[Z].2009-10-04.

[4]胡忠權(quán)，等.異種鋼焊接工藝評(píng)定[Z].2009-10-04.

[5]李奇，成海濤，晏如，等.核電站用無縫鋼管 第1部分：碳素鋼無縫鋼管[Z].2010-06-01.

[6]祝利國(guó).淺析核電廠電氣貫穿件的裝配工藝[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（13）：16-17.endprint