淺談控制棒驅(qū)動機構(gòu)下部Ω環(huán)焊接質(zhì)量控制

王玉秀

中國核工業(yè)二三建設(shè)有限公司 浙江嘉興 101300

Ω焊縫是核電站中三大壓力邊界焊縫之一（三大壓力邊界焊縫指主管道及波動管、中子通量管以及本文所說的下部Ω焊縫）。由于這三大壓力邊界焊縫是跟反應(yīng)堆的反應(yīng)劑直接接觸。因此，具有工作環(huán)境惡劣，工作介質(zhì)具有放射性、工作介質(zhì)溫度高（設(shè)計溫度為316℃）、壓力高（設(shè)計壓力為17.6Mpa），被焊件壁?。ㄗ畋√幹挥?mm）等特點。

1 概述

核電站中的61套控制棒驅(qū)動機構(gòu)和4套熱電偶柱是核反應(yīng)堆中的重要設(shè)備之一。控制棒驅(qū)動機構(gòu)耐壓和熱電偶柱陰發(fā)蘭跟壓力容器管座之間是通過焊接的方法進行連接的。此條焊縫就是我們通常所說的下部Ω焊縫。焊縫質(zhì)量要求為RCC-M I級，采用Ω焊縫自動焊接機進行焊接[1]?？刂瓢趄?qū)動機構(gòu)耐壓殼及熱電偶柱陰法蘭材料均為控氮不銹鋼（滿足RCC-M M3301規(guī)定），壓力容器頂蓋上的管座材料也是控氮不銹鋼（滿足RCC-M M3301規(guī)定）。焊接所用填充材料為奧氏體不銹鋼，填充材料的技術(shù)要求與控制棒驅(qū)動機構(gòu)耐壓殼材料相同。

2 安裝焊接過程控制流程

3 施工過程中遇到的問題和處理

3.1 工作區(qū)域濕度比較大問題

3.2 控制棒驅(qū)動機構(gòu)耐壓殼安裝

控制棒驅(qū)動機構(gòu)耐壓殼安裝前，應(yīng)將其螺紋內(nèi)部清理干凈，防止有金屬顆粒等硬物損壞螺紋。把力矩時用力要均勻，達到要求力矩值后未安裝到位，不可私自加大力矩[2]。

3.3 熱電偶柱陰法蘭與壓力容器管座焊接

熱電偶柱陰法蘭直徑小，下部Ω環(huán)焊接機無法直接固定在熱電偶柱上，應(yīng)先將下部Ω環(huán)焊接模擬體放在熱電偶柱上，再將下部Ω環(huán)焊接機固定在模擬體上，方可正常焊接。

3.4 PT不合格情況

（1）顯示的分布?，F(xiàn)場焊接前對所有未焊的耐壓殼進行了檢驗，發(fā)現(xiàn)有部分耐壓殼PT檢查結(jié)果不滿足現(xiàn)場施工焊前檢驗的要求。顯示分布主要在：

—待焊坡口上，包括耐壓殼側(cè)和管座側(cè)；

—管座的弧段母材；

—耐壓殼的弧段母材。

PT報告說明顯示出現(xiàn)在管座的弧段母材的顯示和耐壓殼的弧段母材上，且距焊縫邊緣2mm以外，但有較多在離焊縫邊緣處受檢區(qū)域內(nèi)存在2個以上的圓形顯示，且顯示間的間距小于3mm。

（2）顯示的性質(zhì)及產(chǎn)生的原因。施工單位對焊后試驗件（打壓后有點狀顯示的見證件）、焊后沒有打壓的試驗件、沒有焊接的原材料—上環(huán)（耐壓殼側(cè)）、沒有焊接的原材料—下環(huán)（管座側(cè)）進行了成分分析、夾雜物觀察和顯示微觀金相觀察。

《分析報告》的主要結(jié)論為：

—化學分析滿足規(guī)范的要求；

—見證件材料晶粒度、非金屬夾雜物級別滿足規(guī)范要求，但材料中存在C類和D類大尺寸夾雜物；

—上環(huán)和下環(huán)坡口處PT顯示區(qū)內(nèi)存在露出表面的大尺寸非金屬夾雜物，未見裂紋；

—焊接件PT顯示為大尺寸非金屬夾雜物處形成的表面裂紋，金相觀察到微裂紋的尺寸主要為40微米-150微米；

—焊接存在的焊接應(yīng)力、水壓試驗壓力和夾雜物促使了表面裂紋的產(chǎn)生，大尺寸非金屬夾雜物是裂紋形成的主要原因。

同時還提供一件焊接試驗件請國外檢測公司進行了如下內(nèi)容的分析：①目視和熒光滲透檢查；②光學顯微和掃描電鏡分析；③表面形貌分析；④截面金相分析；⑤硬度測試；⑥與RCCM規(guī)范比對和分析。

國外公司根據(jù)分析得出的結(jié)論主要有：①疑似裂紋的表面顯示出現(xiàn)的根本原因是鍛件表面存在塑性變形以及鍛件機加工表面中存在鐵素體材料和氧化物，焊接和水壓試驗期間產(chǎn)生的應(yīng)力有可能在奧氏體和鐵素體的晶界面上產(chǎn)生裂紋缺陷；②該試件做的金相分析具有代表性，可以表征現(xiàn)場焊接的產(chǎn)品以及模擬件；③按照RCCM法規(guī)要求進行評定，模擬件上的液體滲透顯示屬于無關(guān)顯示或是非記錄性顯示，模擬件的檢查結(jié)果是符合要求的，其他的模擬件和產(chǎn)品也可按照該要求進行評定。

4 體會和改進意見

控制棒驅(qū)動機構(gòu)下部Ω環(huán)采用自動焊，控制棒驅(qū)動機構(gòu)下部Ω環(huán)焊接過程中發(fā)現(xiàn)，在同樣的參數(shù)條件下，有時焊縫成型不好，這與焊接機的工作狀態(tài)有一定關(guān)系。建議以后施工時，在每天焊接前進行一次模擬焊接，使焊接機處于最佳工作狀態(tài)，避免出現(xiàn)焊縫成型不好等現(xiàn)象。

焊接時，待焊表面溫度會逐漸增加，在鄰近收弧處溫度最高如果收弧處耐壓殼和壓力容器管座間隙大，焊縫成型有一定影響。建議在焊接前將收弧位置確定在間隙相對小的地方。