核電工程焊接材料不確定問題的處理研究

孫悅

摘 要 核電工程中應(yīng)用的焊接材料類型多，一般由多國供貨。多國工程最難解決的就是焊接材料標(biāo)準(zhǔn)化的問題。在大部分核電工程中，焊接材料的多樣性給材料標(biāo)準(zhǔn)化處理提出了極高的要求。如果焊接材料標(biāo)準(zhǔn)處理不當(dāng)，易形成焊接質(zhì)量問題。本文介紹了核電工程常用的焊接材料，按照材料分類探討了核電工程焊接不確定問題及其處理技術(shù)。旨在為核電工程焊接質(zhì)量管理及施工優(yōu)化提供一些參考。

關(guān)鍵詞 核電工程;焊接材料;不確定問題;焊接技術(shù);處理

引言

核電工程的安全問題是工程建設(shè)強(qiáng)調(diào)的首要問題。其中焊接質(zhì)量管理是核電建設(shè)施工管理的重點(diǎn)。當(dāng)前，我國還無法供應(yīng)核電工程建設(shè)需要的所有焊接材料。部分從第三方國家引進(jìn)的焊接材料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與國內(nèi)核電工程焊接材料的標(biāo)準(zhǔn)不同。如何處理焊接材料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)問題成為提高焊接質(zhì)量和確保核電工程安全的關(guān)鍵。研究核電工程焊接材料不確定問題的處理對核電工程焊接質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)化有著重要的意義。

1常用的核電工程焊接材料

（1）焊接材料。目前，核電工程建設(shè)需要的焊接材料種類繁多。除國產(chǎn)焊材外，還需要從國外大量進(jìn)口各種類型的焊材。不同類型的焊材應(yīng)用于核電工程機(jī)組不同的焊接部位，采用不同的焊接工藝，但要求工程焊接質(zhì)量實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化管理。常用的國產(chǎn)焊材包括ER70S-6C02碳鋼、E71T1碳鋼藥芯焊絲、E4315碳鋼焊條、E5015碳鋼焊條等。常用的進(jìn)口焊材包括ER70S-6碳鋼實(shí)心焊絲、E7018碳鋼焊條、ER316L不銹鋼實(shí)芯焊絲、E316L-15不銹鋼焊條、ER309L異種鋼焊絲、ER309L-15異種鋼焊條等[1]。

（2）金屬材料。核電工程建設(shè)主要的金屬材料為鋼材，一般選擇碳鋼或不銹鋼作為建設(shè)或擴(kuò)建的機(jī)組材料。碳鋼焊接工藝的含碳含量及合金元素較低，對有害元素含量控制極為嚴(yán)格，焊接性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他類型的鋼材。常用碳鋼材料有P280GH、TU42C、A106Gr.B、20#、16MnR、Q235B、Q235C、Q345C。不銹鋼焊接一般采用奧氏體不銹鋼焊接技術(shù)，耐腐蝕性能、耐高溫性能良好的焊接性能優(yōu)勢，使其在核電工程焊接中有著較好的應(yīng)用優(yōu)勢一。常用的不銹鋼材料有Z2CN18-10、Z2CND17-12、Z2CND18-12、304L、316L、00Cr19Ni10、00Cr17Ni12Mo2。

2核電工程焊不確定性問題

焊接材料在隨著新型材料制造技術(shù)的發(fā)展不斷更新。無論是國外還是國外，近些年焊接材料版本更新較快，相對于高速發(fā)展的焊接材料，大部分國家的焊接標(biāo)準(zhǔn)更新存在滯后的問題。在材料分類上，也存在明顯的滯后問題。這導(dǎo)致一些新型的焊接材料的分類、選擇、使用說明、焊材質(zhì)量管理、焊接缺陷處理工藝及技術(shù)等，均存在較多的不確定性問題。這給焊接工藝評定帶來了阻礙。因焊接材料分類不確定的問題，導(dǎo)致焊接工藝無法按照焊接質(zhì)量管理規(guī)定進(jìn)行評定。對焊工而言，這些新的焊接材料操作技術(shù)缺乏規(guī)范的指導(dǎo)。部分焊接材料分類不確定導(dǎo)致焊工做操資格不滿足施工現(xiàn)場。對制造商而言，核電工程主要設(shè)備的焊接缺陷處理成為新的障礙。如果出現(xiàn)焊接缺陷不能處理，將嚴(yán)重影響核電工程的工期和工程和質(zhì)量[2]。

3核電焊不確定性問題處理技術(shù)

焊材管理是保證焊接和質(zhì)量的前提之一。錯(cuò)用焊接材料或使用質(zhì)量不合格的焊材將造成潛伏的不合格焊縫，給核電工程質(zhì)量留下安全隱患。在核電站運(yùn)行期間可能引起重大安全事故的發(fā)生。為了防止焊接材料不確定性問題引起的核電工程質(zhì)量隱患問題，需要加強(qiáng)核電工程焊材的管理，科學(xué)的預(yù)防和處理不確定性問題。關(guān)于核電工程材料不確定性問題的處理參考如下：

（1）焊接材料分類不確定問題的處理。發(fā)生焊接材料分類不確定問題時(shí)，應(yīng)參照ASME標(biāo)準(zhǔn)及焊材供應(yīng)國焊接技術(shù)要求對施工圖及設(shè)備供貨中的材料進(jìn)行分類。應(yīng)該將焊材應(yīng)準(zhǔn)確的分為碳鋼、低合金鋼、耐熱鋼、不銹鋼、有色金屬等類型，按照焊材分類級別分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ等多個(gè)類別，根據(jù)詳細(xì)的分類及焊接材料相等的響度對焊材進(jìn)行工藝評定，再結(jié)合焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)的使用原則確定焊材工藝。對依舊無法確定的材料，需要借助光譜檢查儀評定焊接工藝。或通過焊接試驗(yàn)來確定焊接工藝和焊接質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。分類后沒有對應(yīng)的填充焊材的應(yīng)選擇異種鋼焊接工藝，采用本體材料鋼板剪成的焊絲做焊接工藝試驗(yàn)和評定，對異種鋼焊材結(jié)合試驗(yàn)焊接的條件不足焊接工藝技術(shù)，并對焊接材料做分類和歸檔處理。

（2）焊接工藝不確定問題的處理。當(dāng)出現(xiàn)焊接工藝不確定問題時(shí)，需要對焊接工藝做轉(zhuǎn)移性工藝評定。分好類的材料在施工現(xiàn)場就可以按照規(guī)定的焊接工藝評定及轉(zhuǎn)移方法做焊接試驗(yàn)，詳細(xì)的評定碳鋼、碳錳鋼的工藝。通過試驗(yàn)要確定焊材的抗拉強(qiáng)度、耐腐蝕性等性能，在按照性能等級做現(xiàn)場工藝評定和焊接工藝評定轉(zhuǎn)移，再結(jié)合核電工程金屬材料選擇合格的焊接工藝對機(jī)組做焊接處理，確保焊接質(zhì)量的合格。

（3）焊工資格及評定不確定問題的處理。出現(xiàn)焊工資格或焊接工藝不平不確定問題，需要對焊接工進(jìn)行焊接工藝轉(zhuǎn)移評定的培訓(xùn)。核電工程新型焊接材料或焊接工藝的較之于焊工資格而言存在滯后性、焊工資格及焊接工藝評定要通過現(xiàn)場操作評定焊工操作或工藝的合格率選擇。具體要結(jié)合核電工程建設(shè)質(zhì)量規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格遵循HAF603中的規(guī)定[3]。

4結(jié)束語

核電工程焊質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)化是確保核電工程安全高效運(yùn)營的重要基礎(chǔ)條件。實(shí)現(xiàn)核電焊質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)化，需要從焊接材料質(zhì)量檢驗(yàn)及工藝評定著手。在正式焊接施工前，應(yīng)該對所有的核電工程焊接材料分類測評，評定各類焊接材料的質(zhì)量，并選擇綜合性能優(yōu)良的焊材。對選定的焊材按照說明書的焊接技術(shù)做現(xiàn)場驗(yàn)證，檢驗(yàn)和評定焊接質(zhì)量，再結(jié)合核電工程質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)的要求選擇焊接材料，制定焊接處理的流程，嚴(yán)格按照規(guī)定的流程和標(biāo)準(zhǔn)施工，并做好質(zhì)量查驗(yàn)，確保核電工程焊接質(zhì)量合格及達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭利峰.核電焊接材料的國產(chǎn)化與標(biāo)準(zhǔn)化探討[J].焊接，2011（8）： 61-64，72.

[2] 曹鑫源.核電堆焊材料308L的組織、熱老化行為及其對高溫水氧化行為的影響[D].北京：北京科技大學(xué)，2018.

[3] 左淮文.核電用E308L焊條性能和冶金機(jī)理的研究[D].鎮(zhèn)江：江蘇科技大學(xué)，2013.