ACP1000核電機(jī)組人員閘門制造經(jīng)驗(yàn)分析

曹樺

摘要：核電廠用人員閘門是安全殼的重要組成部分之一，是第三安全邊界的一環(huán)。其制制造質(zhì)量將直接影響放射性物質(zhì)的泄漏量，故必須對(duì)其安全邊界焊縫的焊接、探傷質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。

關(guān)鍵詞：核電人員閘門;焊接;無損檢測(cè)

一、人員閘門基本信息

人員閘門和應(yīng)急閘門結(jié)構(gòu)相同，分別安裝在反應(yīng)堆廠房±0.00m和+7.5m標(biāo)高。以下統(tǒng)稱為人員閘門。人員閘門布置于0m層，中心標(biāo)高1.15m，安裝角度334°;應(yīng)急閘門布置于7.5m，中心標(biāo)高8.65m，安裝角度318.9°;閘門的內(nèi)徑為2900mm，壁厚26mm，整體長(zhǎng)度約為6420mm。人員閘門為鋼制筒型結(jié)構(gòu)，貫穿雙層安全殼;貫穿筒節(jié)預(yù)埋在內(nèi)安全殼上，并與內(nèi)殼鋼襯里焊接。內(nèi)、外筒節(jié)分別與貫穿筒節(jié)焊接。在外筒節(jié)外表面焊有固定塊，與外殼預(yù)埋件之間采用柔性連接件密封。筒節(jié)兩端設(shè)置門框，門框上鉸接著起密封作用的承壓門。人員閘門的開啟和關(guān)閉殼通過電動(dòng)或手動(dòng)的方式由傳動(dòng)部件實(shí)現(xiàn)，門體開啟方向?yàn)槊嫦蚨研居议_，門體位于堆芯側(cè)，從而保證內(nèi)安全殼內(nèi)部為正壓時(shí)，門體處于壓緊狀態(tài)。人員閘門三維總圖如下：

二、安全邊界的焊接

2.1 主要焊縫及形式

以外筒節(jié)為例，筒節(jié)部件的主要焊縫包括：殼環(huán)卷板后對(duì)接焊縫（自動(dòng)焊）、殼環(huán)與門框環(huán)焊縫（靠外側(cè)焊縫自動(dòng)焊）、門框與門架角焊縫、門框與貫穿接管焊縫。焊縫布置見下圖：

2.2 焊接方法及材料

人員閘門采用自動(dòng)焊加手工電弧焊相結(jié)合的方法。主要焊接材料包括：1）Q265HR配套焊條J427HR;2）Q265HR配套焊劑+焊絲，H08MnHR+SJ14HR;3）不銹鋼焊接材料采用E308L;4）異種鋼焊接材料采用E309L。

三、筒節(jié)成形加工

筒節(jié)殼環(huán)采用冷卷加工成形。其主要注意事項(xiàng)如下：1）局部圓度偏差不大于4mm，轉(zhuǎn)開長(zhǎng)度偏差為+12mm/0mm。2）筒體焊接時(shí)相鄰?fù)补?jié)的縱縫距離不小于510mm弧長(zhǎng)。

四、筒節(jié)的主要探傷

以外筒節(jié)為例，筒節(jié)部件的主要焊縫包括：殼環(huán)卷板后對(duì)接焊縫（自動(dòng)焊）、殼環(huán)與門框環(huán)焊縫（靠外側(cè)焊縫自動(dòng)焊）、門框與門架角焊縫、門框與貫穿接管焊縫。各主要承壓焊縫完成后的無損檢驗(yàn)：1）殼環(huán)對(duì)接焊縫（有焊接試板）：VT+MT+RT;2）門架組焊：VT+DT+MT/PT+UT/RT; 3）密封面板與門框組焊：VT+MT+氣密試驗(yàn);4）門框與殼環(huán)焊縫（有焊接試板）：VT+DT+MT/PT+UT/RT;5）焊接及焊接試板相關(guān)規(guī)范按照NB/T20002執(zhí)行。筒節(jié)的探傷是保障筒節(jié)焊縫及相鄰木材質(zhì)量的最重要方法，是提前發(fā)現(xiàn)缺陷的重要手段，故在制造過程中建議全程對(duì)安全邊界焊縫的探傷過程進(jìn)行監(jiān)督、跟蹤，確保其探傷質(zhì)量符合相關(guān)文件要求。

五、筒節(jié)熱處理

內(nèi)、外筒節(jié)（包括：筒節(jié)、門框及法蘭等構(gòu)成的部件）應(yīng)整體進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，熱處理按照工程技術(shù)文件的規(guī)定。主要注意事項(xiàng)如下： 1）符合NB/T20002.1，第5章要求;2）350℃以上的范圍，加熱或冷卻速度：符合NB/T20002.6，第8章要求;3）保溫時(shí)間：符合NB/T2002.1，第5章要求;4）熱處理裝爐溫度不能超過400℃。制造廠應(yīng)根據(jù)上述要求制定消除應(yīng)力熱處理的工藝，并要求材料供應(yīng)商按照熱處理工藝進(jìn)行模擬消除應(yīng)力熱處理。

六、無損探傷檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)分析

6.1 前提條件

1）在工作崗位上應(yīng)當(dāng)放置有效的、經(jīng)過批準(zhǔn)的執(zhí)行規(guī)程;2）檢驗(yàn)人員是資格應(yīng)當(dāng)與規(guī)程進(jìn)行比對(duì)，資格證必須在有效期內(nèi);3）被檢區(qū)域（焊接接頭和材料）表面條件和尺寸必須符合圖紙要求;4）探傷設(shè)備須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行過校準(zhǔn);5）標(biāo)定試塊應(yīng)有合格證。

6.2 超聲波探傷

1）在下列情況下是否對(duì)標(biāo)定進(jìn)行了校驗(yàn)，以保證超聲系統(tǒng)的標(biāo)定沒有變化：更換操作人員、更換探頭、安裝了新的電池組、懷疑儀器不正常時(shí);2）操作符合程序規(guī)定：探測(cè)部位、探測(cè)角度、掃查的方向和范圍、掃查速度重疊要求;3）超過記錄標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)是否作了記錄。

6.3 磁粉探傷

1）所用磁化方法應(yīng)符合程序規(guī)定;2）被檢表面的預(yù)處理應(yīng)滿足要求;3）檢驗(yàn)介質(zhì)（鐵磁粉類型）應(yīng)符合程序規(guī)定;4）磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)適當(dāng);5）整流電流應(yīng)符合要求;6）磁化時(shí)間應(yīng)符合規(guī)定要求;7）對(duì)所檢區(qū)域應(yīng)至少檢驗(yàn)了兩次，兩次檢驗(yàn)中的磁力線應(yīng)近似垂直;8）覆蓋量應(yīng)滿足要求;9）對(duì)磁粉積聚較寬的區(qū)域應(yīng)在清洗后作重新檢驗(yàn); 10）應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)對(duì)磁痕作了觀察和評(píng)定，并及時(shí)記錄;11）觀察和評(píng)定被檢表面時(shí)，所使用照明設(shè)備的光照度應(yīng)符合規(guī)定要求;12）磁粉檢驗(yàn)后應(yīng)用合適的方法將殘余磁粉清除干凈，如需要應(yīng)對(duì)工件進(jìn)行了退磁。

6.4 液體滲透檢驗(yàn)

1）表面清潔度、粗糙度是否符合要求;2）被檢工件表面溫度，以及環(huán)境濕度是否合適;3）環(huán)境的光亮度是否滿足要求，照度計(jì)是否已標(biāo)定;4）施加滲透劑的方法是否正確;5）滲透時(shí)間是否滿足規(guī)定要求;6）清除殘留滲透劑的方法是否符合規(guī)定要求;7）清除殘留滲透劑后的干燥方法是否符合規(guī)定要求;8）施加顯像劑的時(shí)間間隔是否符合程序規(guī)定;9）施加的顯像劑是否均勻，厚度是否適當(dāng);10）是否在規(guī)定時(shí)間內(nèi)對(duì)滲透表面作了觀察和評(píng)定，對(duì)顯示（如果有）及時(shí)進(jìn)行了記錄;11）是否及時(shí)清洗滲透劑和顯像劑， 最終清洗是否符合要求。

6.5 射線探傷

1）X或者γ射線源是否滿足探傷要求;2）焊縫表面是否平整，是否有氧化皮、異物。表面可加工、打磨、噴砂、噴丸等方法;3）射線源的能量是否按照標(biāo)準(zhǔn)選擇;4）透照方式（單壁、雙壁）是否合理，透照方向、一次透照長(zhǎng)度是否滿足要求;5）像質(zhì)計(jì)選用、數(shù)量、放置位置是否合理;6）射線防護(hù)措施是否滿足要求;7）被檢工件應(yīng)當(dāng)有永久性標(biāo)記，對(duì)應(yīng)底片上應(yīng)有對(duì)應(yīng)的識(shí)別標(biāo)記。

七、 產(chǎn)品焊接、試板焊接工作先決條件

1）實(shí)施產(chǎn)品焊接的焊接人員應(yīng)當(dāng)具備焊接安全二級(jí)設(shè)備的資質(zhì);2）自動(dòng)焊機(jī)、手工焊機(jī)應(yīng)當(dāng)能夠滿足工藝要求;3）焊接母材、焊材滿足設(shè)備規(guī)格書的要求，且復(fù)驗(yàn)合格;4）產(chǎn)品見證件的材料、坡口、探傷、熱處理應(yīng)盡可能隨設(shè)備本體一同進(jìn)行;5）有能夠覆蓋人員閘門焊縫的類型的且評(píng)定合格的工藝評(píng)定;6）若環(huán)境溫度低于-10℃不應(yīng)試焊，被焊件溫度應(yīng)保持在+5℃。為了避免內(nèi)應(yīng)力引起裂紋，焊縫焊后要緩慢冷卻

八、 坡口要求

1）坡口尺寸。焊縫坡口必須滿足圖紙要求，不經(jīng)設(shè)計(jì)院認(rèn)可不得隨意改變坡口形式;2）加工方法。熱切割后必須采用機(jī)械加工的方法去除熱影響區(qū)，并加工出坡口;3）坡口探傷。核級(jí)承壓焊縫待坡口加工完畢后需要進(jìn)行無損檢測(cè)，采用DT+VT+PT/MT;4）焊接部位焊前檢查機(jī)清潔。焊接之前必須對(duì)組對(duì)完成的坡口進(jìn)行檢查，確認(rèn)組對(duì)結(jié)果是否滿足圖紙要求。同時(shí)檢查待焊接部位是否清潔，是否存在氣孔、裂紋等可能影響焊接質(zhì)量的問題。

九、焊接過程注意事項(xiàng)

1）焊接過程中，每一道焊縫去除焊渣后應(yīng)進(jìn)行外觀檢驗(yàn);2）容易影響下一焊道正確施焊的任何缺陷應(yīng)將其清除干凈;3）表面可見的裂紋和氣孔應(yīng)采用鑿切、打磨或銑削的方法清除;4）打磨時(shí)控制連續(xù)打磨時(shí)間，不得出現(xiàn)過熱區(qū)，特別是奧氏體不銹鋼;5）對(duì)于承載焊縫，應(yīng)當(dāng)采用窄焊道焊接（焊條擺動(dòng)范圍不大于焊條芯直徑的三倍）;6）焊道表面應(yīng)連續(xù)，厚度均勻，并與臨近焊道的表面圓滑過渡。

十、 焊縫表面加工

1）焊縫表面應(yīng)在焊后進(jìn)行加工以滿足無損檢測(cè)的要求;2）超出圖紙所示公差的焊縫余高應(yīng)打磨或機(jī)械加工到其公差范圍內(nèi)。焊縫余高應(yīng)滿足下表要求為：封底焊縫：正面≤1/10焊道寬度+1mm（最大5mm）;背面：1/10焊道寬度+1mm;無封底焊：正面≤1/10焊道寬度+1mm（最大5mm）;背面：e/20+0.5mm，最大值為1.5mm（e為管道名義厚度）（e>10mm時(shí)，余高最大不超過2.5mm）

十一、 焊縫的目視檢查

1）目視檢查按照NB/T20003規(guī)定進(jìn)行;2）錯(cuò)邊：焊縫錯(cuò)邊按照NB/T20001的要求;3）焊瘤：焊縫余高處不應(yīng)有任何焊瘤;4）凹坑：除仰焊焊縫外，其他焊縫不應(yīng)有凹坑。對(duì)于仰焊焊縫，凹坑不大于0.5mm;5）未焊透：不應(yīng)有任何未焊透;6）咬邊：不應(yīng)有任何咬邊，若出現(xiàn)咬邊，應(yīng)打磨去除，必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)焊。在焊縫和相鄰表面之間出現(xiàn)不連續(xù)性，其形式為沿著焊縫平滑過渡的凹坑的情況下，目視檢測(cè)不能夠確定是否咬邊時(shí)，應(yīng)采取以下措施：a.用打磨方法修正焊縫，應(yīng)在打磨的過程中清除這些凹坑、b.當(dāng)焊縫可以保留焊后狀態(tài)的情況下，只需將在以后的滲透檢測(cè)或磁粉檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的不合格的缺陷修整清除。

十二、裝爐溫度

裝爐的溫度取決于設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，特別是取決于熱應(yīng)力引起的危險(xiǎn)變形。裝爐溫度不應(yīng)小于400℃或根據(jù)設(shè)備情況取更低的裝爐溫度。

十三、防變形措施

監(jiān)造人員在設(shè)備進(jìn)入加熱爐之前應(yīng)當(dāng)檢查設(shè)備及部件是否設(shè)置了合理的防變形措施。并對(duì)熱處理后的尺寸進(jìn)行測(cè)量，以保障尺寸滿足圖紙要求。

十四、設(shè)備包裝及運(yùn)輸注意事項(xiàng)

1）總體包裝。K項(xiàng)目人員閘門外徑達(dá)2.9m，且內(nèi)部安裝有復(fù)雜的傳動(dòng)、齒輪、鏈輪系統(tǒng)。故總體包裝必須采用鋼結(jié)構(gòu)，且應(yīng)當(dāng)增加夾持塊用以將人員閘門筒體與包裝底座固定，防止在運(yùn)輸顛簸中設(shè)備發(fā)生位移;2）密封面防護(hù)。人員閘門密封面表面精度高，在包裝時(shí)必須采取防護(hù)措施，以避免劃傷。建議在涂抹潤(rùn)滑脂后用油布貼面，同時(shí)采用木板做硬防護(hù);3）防潮措施。人員閘門各部件多為碳鋼材料，且運(yùn)往現(xiàn)場(chǎng)需要長(zhǎng)時(shí)間海運(yùn)。故包裝時(shí)必須采取防潮措施。建議用錫紙包裝袋進(jìn)行密封包裝，內(nèi)部擺放適量的干燥劑，干燥劑需確保不會(huì)散落。

十五、結(jié)束語

核電作為清潔能源的形式之一，是人類解決能源問題的重要手段。我國(guó)新一代華龍一號(hào)機(jī)組正在建設(shè)中，做好華龍一號(hào)相關(guān)設(shè)備的研發(fā)、制造、調(diào)試是將華龍一號(hào)推向世界的重要保障。