核電站20MN5M碳鋼鑄件閥門焊接工藝評定實施分析

沈智友

內(nèi)容摘要：本文主要介紹核電站安裝使用的材質(zhì)為20MN5M碳鋼鑄件的閥門，由于材質(zhì)的特殊性，優(yōu)先選用該材質(zhì)材料進(jìn)行焊接工藝評定的制作，對評定試驗結(jié)果進(jìn)行分析，得出由于20MN5M母材性能不滿足焊接工藝評定要求的結(jié)論，最終重新選擇A105和A106GR.C母材，完成閥門焊接工藝評定。

關(guān)鍵詞：碳鋼鑄件? 焊接工藝評定 不合格 分析 母材缺陷

引言：

核電安裝現(xiàn)場出現(xiàn)材質(zhì)為20MN5M碳鋼鑄件閥門，該材質(zhì)材料最小抗拉強(qiáng)度為Rm≥485Mpa，常規(guī)焊接工藝評定無法覆蓋，需對此材料進(jìn)行專項焊接工藝評定，實施過程中，由于出現(xiàn)不滿足技術(shù)要求的結(jié)果，經(jīng)過原因分析、采取合理的方法，使閥門焊接工藝評定順利完成。

1焊接工藝評定的規(guī)劃及實施

涉及材質(zhì)20MN5M閥門的焊口為對接焊縫，母材組合主要有20MN5M+A106GR.B、20MN5M+P265GH、20MN5M+P280GH、20MN5M+TP304L等，根據(jù)《RCCM? M1112? 1、2、3級設(shè)備用承壓碳鋼鑄件》確認(rèn)20MN5M材質(zhì)為碳鋼鑄件，最小抗拉強(qiáng)度Rm≥485Mpa，現(xiàn)場常規(guī)材料最小抗拉強(qiáng)度Rm≥470 Mpa，需對20MN5M材料實施專項焊接工藝評定的規(guī)劃、制作。

選擇20MN5M材料實施閥門專項焊接工藝評定，項目清單及實施情況，詳見如下表1：

2）實施結(jié)果

根據(jù)試驗結(jié)果，有5項閥門專項焊接工藝評定試驗不合格，根據(jù)試驗情況，所有不合格試驗均指向母材問題，重新對20MN5M母材進(jìn)行采購，對WPQR-03、WPQR-04、WPQR-05進(jìn)行第二次制作，實施結(jié)果仍為不合格，詳見表1。

2實施分析

根據(jù)評定試驗結(jié)果，針對碳鋼鑄件20MN5M母材焊接工藝評定實施進(jìn)行如下分析：

1）焊接操作人員

焊接工藝評定的試件焊接均是選擇技能熟練的焊接操作人員。

2）焊接材料

上述7項焊接工藝評定所用的焊接材料使用前按照技術(shù)規(guī)格書的要求實施焊材驗收試驗，未出現(xiàn)力學(xué)試驗不合格的情況。

3）焊接工藝

所選擇成熟焊接工藝，根據(jù)焊接工藝評定的試驗結(jié)果，焊縫接頭試驗均滿足技術(shù)文件要求。

4）母材

此次7項閥門焊接工藝評定均使用到材質(zhì)為20MN5M母材，對該材料的分析見如下：

根據(jù)20MN5M/Φ168.3×14.27焊接工藝評定不合格彎曲試樣，缺陷位于20MN5M側(cè)母材熱影響區(qū)以及母材區(qū)。

母材為20MN5M/Φ250.9×26.95焊接工藝評定，橫向拉伸不合格，斷裂在母材上，熱影響區(qū)2個沖擊低于單個最小值，沖擊缺口位于20MN5M母材。

母材為Z2CN18.10+20MN5M/Φ21.3×4.78焊接工藝評定，橫向拉伸試驗不合格，斷裂位置均位于在20MN5M母材側(cè)上。

核實20MN5M母材生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)《RCCM? M1112? 1、2、3級設(shè)備用承壓碳鋼鑄件》發(fā)現(xiàn)，對于20MN5M母材在標(biāo)準(zhǔn)中無彎曲性能的要求。

碳鋼鑄件材料特性多疏松、氣孔、夾渣等內(nèi)部缺陷，易導(dǎo)致評定理化試驗不滿足焊接工藝評定的要求。

終上所述，碳鋼鑄件20MN5M母材性能不滿足焊接工藝評定的要求。

3解決措施

為避免焊接工藝評定再次出現(xiàn)上述問題，重新選擇母材實施焊接工藝評定覆蓋20MN5M焊口，重新選擇的母材需滿足如下條件：

1）母材制造形式為軋件或鍛件，評定結(jié)果良好，沒有出現(xiàn)由于母材原因?qū)е略囼灢缓细竦那闆r，可優(yōu)先選擇;

2）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定碳鋼母材最小抗拉強(qiáng)度在（Rm-60）Mpa～Rm之間可以等效，20MN5M材質(zhì)最小抗拉強(qiáng)度為Rm≥485Mpa，選擇的母材最小抗拉強(qiáng)度為485～545Mpa碳鋼;

3）要求選擇市場占有量大、易于采購的材料;

4）可選擇A105和A106GR.C母材重新實施閥門焊接工藝評定，根據(jù)評定結(jié)果，所有試驗均滿足技術(shù)要求。

4結(jié)論

通過對影響閥門焊接工藝評定結(jié)果的各個因素進(jìn)行分析，可以得出如下結(jié)論：

1）母材選擇是焊接工藝評定制作的重要環(huán)節(jié)，材料性能直接影響試驗結(jié)果;

2）焊接工藝評定規(guī)劃階段，應(yīng)提前分析選擇的母材性能;

3）材質(zhì)為20MN5M母材由于材料制造無彎曲性能要求，試驗結(jié)果具有隨機(jī)性，不滿足焊接工藝評定的制作;

4）材質(zhì)為A105和A106GR.C母材，其性能滿足焊接工藝評定試驗要求，適用于閥門焊接工藝評定的制作。

參考文獻(xiàn)：

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[3]RCC-M 壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計和建造規(guī)則（2000版+2002補(bǔ)遺）（S冊）

[4]RCCM? M1112? 1、2、3級設(shè)備用承壓碳鋼鑄件