復(fù)合鋼管道焊接技術(shù)

張玉同 劉軍 李良

摘 要：本文對核電站一期工程中帶預(yù)堆邊的復(fù)合鋼管道焊接應(yīng)具備的條件、焊接工藝要求進(jìn)行了總結(jié)，并對焊接過程中預(yù)堆邊上出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行了分析，在分析基礎(chǔ)上提出了技術(shù)改進(jìn)措施，通過總結(jié)為同類工程的施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：復(fù)合管道；預(yù)堆邊；焊接

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

在核電站一期工程中，重要安全系統(tǒng)如JNA（余熱導(dǎo)出系統(tǒng)）、JNF（壓力補(bǔ)償系統(tǒng)）、JNG（低壓安注系統(tǒng)）等都是采用俄供坡口帶預(yù)堆邊的復(fù)合鋼管道。

復(fù)合鋼管道坡口是帶預(yù)堆邊的梯形結(jié)構(gòu)，預(yù)堆邊由俄羅斯供貨廠家焊接加工而成：先在坡口根部堆焊過渡層焊接材料Зои-8，再在坡口內(nèi)側(cè)堆焊過渡層焊接材料ЭА-395/9，然后在此金屬表面上堆焊不銹鋼焊接材料ЭА-400/10Т，部分接頭型式增加了在基體內(nèi)表面的近焊口處堆焊了過渡層焊接材料ЭА-898/21Б，用以作為坡口打底層的組成部分。在調(diào)整段，由于現(xiàn)場需要根據(jù)實(shí)際尺寸下料，接頭型式是復(fù)合鋼+奧氏體鋼，梯形坡口接頭型式如圖1所示：

1 焊接先決條件

（1）組對前，坡口及其鄰近20mm的內(nèi)外表面須采用機(jī)械方法打磨出金屬光澤，并用丙酮去油污。完畢后進(jìn)行目視和測量檢查，注意是否有腐蝕、凹坑、起層和裂紋等，尤其是奧氏體材料完成的堆焊層區(qū)域，對堆焊坡口可疑位置進(jìn)行液體滲透檢查。

（2）焊接接頭組對時，管道應(yīng)置于承重的支架上，嚴(yán)禁強(qiáng)力對口，距焊縫軸線200mm長管道軸線的錯邊量不得大于1mm，管子對口內(nèi)壁應(yīng)平齊，內(nèi)壁錯邊量不大于0.5mm，當(dāng)內(nèi)壁錯邊量大于0.5mm時須從管內(nèi)側(cè)對坡口進(jìn)行打磨。

（3）焊前應(yīng)用高嶺土、石棉或?qū)Ｓ媚钠驴谕鈧?cè)將堆焊坡口保護(hù)起來以防止飛濺上熔敷金屬。在防護(hù)層燒壞的情況下應(yīng)停止焊接，恢復(fù)防護(hù)層之后方可繼續(xù)焊接。

2 焊接工藝要求

a.根部焊縫采用手工氬弧焊焊接，焊前須制作氬氣室進(jìn)行充氬保護(hù)，焊接厚度不超過管壁厚度的1/3。在根部焊縫外觀與測量檢查、射線檢查合格后，方可進(jìn)行填充層焊接。填充層及蓋面層采用手工電弧焊進(jìn)行焊接。

b.氬弧焊焊絲牌號為СВ-04Х19Н11М3，直徑φ1.6～φ2mm；電弧焊焊條牌號為ЭА-400/10T，直徑φ3～φ4mm。

c.氬弧焊采用直流正接，焊接電流范圍65～140A；電弧焊采用直流反接，焊接電流范圍70～140A。

d.氬弧焊焊道寬度為8～10mm；電弧焊焊道寬度不超過焊條直徑的3倍。

e.為了減少焊縫持續(xù)受力，坡口組對與焊接之間以及根部焊接（包括檢驗(yàn)和返修工序）和填充層焊接之間的時間間隔不得超過2晝夜。

f.焊后對焊縫表面進(jìn)行打磨，打磨后焊縫應(yīng)成型良好，表面粗糙度不低于Ra5，焊縫與母材間應(yīng)平滑過渡，焊接接頭及焊縫兩側(cè)80mm范圍內(nèi)無表面裂紋、未焊透、氣孔、焊波、夾渣、咬邊、銹蝕等缺陷。

g.根部焊縫進(jìn)行100%的目視與測量檢查、射線探傷檢查；焊縫完成50%時進(jìn)行100%射線探傷檢查；焊縫完成后進(jìn)行100%的目視與測量檢查、液體滲透檢查、射線射線檢查。

3 技術(shù)改進(jìn)措施

在現(xiàn)場焊接過程中，為了盡量避免復(fù)合鋼管道坡口預(yù)堆邊上出現(xiàn)熱裂紋，并保證安裝焊縫的質(zhì)量。我們采取的一系列的技術(shù)改進(jìn)措施，取得了顯著的效果。

a.減小焊口組對間隙。組對時，控制坡口間隙不超過0.3mm。為了方便組對，制做專用的臨時支撐架和專用的坡口卡具，使得焊口的組對完全是在自由狀態(tài)下進(jìn)行。通過減小坡口間隙，使母材金屬在焊縫金屬中所占的比重減少，即采用小的融合比。

b.焊接時采用小電流、快速焊。手弧填充和蓋面焊接時，在既保證焊縫金屬熔合良好，又保證焊道寬度不超過焊條直徑的3倍前提下，盡量采用小電流、快速焊進(jìn)行焊接。這樣使得焊接線能量減少，避免了焊縫枝晶粗大和過熱區(qū)晶粒粗化。

c.嚴(yán)格控制層間溫度。在焊接過程中，我們嚴(yán)格控制層間溫度不超過1000C，在2#機(jī)組JEF系統(tǒng)波動管的焊接過程中，層間溫度實(shí)際測量最高僅為590C，降低層間溫度，就避免了焊接接頭持續(xù)受熱。

d.嚴(yán)格控制焊接變形及焊縫收縮。焊接過程中架設(shè)百分表進(jìn)行監(jiān)控，管段一端施焊時，另一端派專人對整個焊接過程進(jìn)行監(jiān)控記錄。在加工調(diào)節(jié)管段時，預(yù)留出焊縫收縮量，預(yù)組裝確定管段位置后，制作模擬口作為參照物，形象直觀地反映了焊接變形情況。

4 總結(jié)

（1）在核電站一期工程建設(shè)中，帶預(yù)堆邊的復(fù)合鋼管道焊接，對于我們來說是一大課題，也是一大難題。但是只要制訂出科學(xué)合理的施工工藝，并嚴(yán)格按照工藝措施進(jìn)行操作，遇到問題后，集思廣益，科學(xué)分析，合理解決。這一課題（或者說是難題）還是能夠攻克的。

（2）為避免制造階段的問題延誤到安裝階段暴露出來，應(yīng)加強(qiáng)廠家制造階段的監(jiān)督檢查。廠家制造階段的質(zhì)保審查要嚴(yán)格執(zhí)行，制造過程記錄要齊全無誤，特別是焊接工藝參數(shù)的記錄要詳實(shí)。這樣，廠家制造產(chǎn)品在安裝階段一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，方便查找產(chǎn)生問題的原因，有利于制訂科學(xué)合理的解決方案。