核电焊接与质量控制概论n.doc

核电站设备制造工艺与监督 核电焊接与质量控制概论 EC-EQ/CTC-010 A 版1中广核工程有限公司工程培训中心CNPEC中广核工程技术及管理系列培训教材核电站设备制造工艺与监督—— 核电焊接与质量控制概论（本教材之产权属于中广核工程有限公司所有未获我公司书面许可，任何人不得擅自复制、传递或泄露该教材）核电站设备制造工艺与监督 核电焊接与质量控制概论 EC-EQ/CTC-010 A 版2核电焊接与质量控制概论第一节 概述一、焊接在核电建设中的作用与地位1．焊接技术贯穿于核电设备制造、安装与维修过程，是一项关键技术1.1 核电重要设备制造离不开焊接工艺Δ 核反应堆压力容器：焊接结构，厚壁≥200mm 的低合金钢内壁堆焊不锈钢，顶盖与筒体密封面堆焊不锈钢Δ 核反应堆稳压器：由上、下封头和多节筒身焊接而成，内壁堆焊不锈钢Δ 蒸汽发生器：下、上筒体组成——焊接而成，内壁堆焊不锈钢，U 型传热管为 Inconel 600、6901.2 核电设备安装焊接是重要的关键的施工工艺Δ 主管道安装焊接——热管段、U 形管段、冷管段、奥氏体不锈钢（Z2CND18-12） ，Ф698~784，δ60~93.5m。

Δ 波动管道焊接（与主管道相似）Δ 控制棒驱动机构承压管（用特制的堆充环（Ω 环）采用自动脉冲钨弧焊Δ 热电偶法兰（Ω 环）焊接Δ 安全壳钢内衬焊接Δ 各种贯穿件和牛腿的焊接1.3 核电设备改造及维修工程的常用工艺方法Δ 核电设备金属构件的失效（如腐蚀、磨损、裂纹、泄漏、断裂等）常采用焊接方法进行维修及进行改造工程Δ 核电设备金属材料的寿命评估与分析，焊接技术具有一定的重要作用，因为往往金属构件早期失效发生在焊接接头1.4 核电焊接应用了先进和广泛的焊接方法在核电焊接中应用了激光焊、等离子弧焊、SMAW、TIG、MAG、脉冲氩弧焊、电渣焊、SAW（埋弧焊）及带极堆焊等同时核辐射及对人身的伤害，焊接自动化及智能化、焊接机器人、计算机在核电焊接中得到了长足发展1.5 核电设备金属材料及结构的特点核电站设备制造工艺与监督 核电焊接与质量控制概论 EC-EQ/CTC-010 A 版3Δ 大量采用具有耐腐蚀、耐辐射的金属材料，如奥氏体不锈钢、Ni 基合金（600、690 等） ，还有碳钢、低合金钢等，其焊接工艺要求高Δ 结构尺寸大，如压力容器壁厚 δ>200mm，焊接难度增大，大量耐腐蚀、耐辐射覆层的堆焊使其成为异种钢焊接，而大面积堆焊对焊接工艺及设备提出了更高的要求。

2．焊接技术的特殊性2.1 焊接的定义两种或两种以上材质（同种或异种） ，通过加热或加压或两者并用，来达到原子或分子之间的结合而形成永久性连接的工艺过程叫做焊接Δ 两种或两种以上材质、同质或异质、金属与非金属（理论上所有材料均可焊） Δ 加热、加压，加热与加压并用Δ 微观上建立了组织间的内在联系（原子或分子之间的结合） Δ 宏观上建立了永久性的接头（与铆接或螺栓连接等比较） Δ 焊接实质上都是使母材和焊缝金属形成共同的晶粒Δ 钎接虽能形成不可拆卸的接头，但一般仅钎料熔化而母材不熔化，故连接处不易形成共同的晶粒，只是在钎料与母材之间形成粘合Δ 焊接与钎焊在微观上是有原则区别的2.2 焊接所经历的过程及特点Δ 对金属材料的熔焊而言，焊接均要经历：加热、熔化、冶金反应、结晶、固态相变至形成焊接接头Δ 焊接热过程：局部的受热和局部熔化→焊接温度场→焊接应力与应变→冶金反应→结晶、相变和变形等Δ 焊接化学冶金过程(1)在熔化金属、熔渣和气相之间进行一系列的化学冶金反应2)如金属的氧化还原、脱硫、脱磷、渗合金、除氢等3)冶金反应直接影响焊缝金属的成分、组织和性能Δ 焊接时金属的结晶和相变过程(1)熔池金属由液态转变为固态。

2)快速连续冷却局部拘束应力，在焊缝金属的结晶和相变时有可能产生偏析、夹杂、气孔、裂纹、脆化等缺陷3)控 制 和 调 整 焊 缝 金 属 的 结 晶 和 相 变 过 程 是 保 证 焊 接 质 量 的 关 键 之 一核电站设备制造工艺与监督 核电焊接与质量控制概论 EC-EQ/CTC-010 A 版4(4)焊接热影响区[（HAZ（Heat-affected zone） ） 5)焊接热循环2.3 熔化焊接特点（熔化焊与冶炼钢铁原理相同，但有很大区别）2.3.1 热源为移动的2.3.2 热源温度高而集中：气焊火焰 3000K，电弧焊弧柱温度 5000~8000K，TIG 弧柱高达 10000K以上2.3.3 受热金属体积小2.3.4 熔凝时间短促2.3.5 具有高的温度梯度2.3.6 化学反应不平衡2.3.7 化学成分和金相组织的变化2.3.8 基本金属的组织变化2.4 焊接结构的特点2.4.1 应力集中变化范围大2.4.2 较大的焊接应力和变形2.4.3 较大的性能不均匀性2.4.4 焊接接头的整体性2.4.5 焊接接头的不连续性3．核电焊接质量与核设施安全的关系3.1 质量—— 一组固有的或赋予的、定性的或定量的特性满足明示的、通常隐含的或必须履行的要求或期望的程度。

3.2 核电站是真正实施质量第一、核设施安全第一的质量安全方针，一切工作围绕质量，而质量是保证安全的唯一措施3.3 核电焊接属特殊工艺过程，核电焊接是质量的关键3.3.1 焊接质量对防止核电站泄漏造成核物质放射性污染 具有特殊性3.3.2 焊接质量对核电厂安全运行极具重要性Δ 焊接工艺及焊接接头的特殊性Δ 焊接接头质量和性能关系到关键设备在核安全状态下稳定运行的可靠性3.4 焊接质量、控制与检验的关系3.4.1 焊接质量问题（缺陷）是制造加工安全、运行出来的，而不是检验出来的核电站设备制造工艺与监督 核电焊接与质量控制概论 EC-EQ/CTC-010 A 版53.4.2 焊接质量控制要执行预防为主，通过过程控制结果3.4.3 焊接检验更大程度的是起到把关作用3.4.4 焊接检验合格有时并不完全代表质量合格二、核电焊接中应用的焊接方法1．基本焊接方法及分类2．常用焊接方法英文缩写及代号（见下表）序 号 焊 接 方 法 名 称 数 字 代 号 英 文 缩 写 英 文 全 称一 焊 条 电 弧 焊（ 手 工 电 弧 焊 ） 111 SMAW（ USA） Manual Metal arc Welding shielded Metal arc Welding埋 弧 焊 SAW丝 极 埋 弧 焊 121 Submerged arc Welding with one wire electrode二带 极 埋 弧 焊 122 SAW Submerged arc welding with multiple wire electrode三 熔 化 极 气 体 保 护 电 弧 焊 13 GMAG核电站设备制造工艺与监督 核电焊接与质量控制概论 EC-EQ/CTC-010 A 版6序 号 焊 接 方 法 名 称 数 字 代 号 英 文 缩 写 英 文 全 称1． 熔 化 极 隋 性 气 体 保 护 焊（ 含 熔 化 极 氩 环 焊 ） 131 MIGMetal inert gas welding2． 熔 化 极 非 隋 性 气 体 保 护焊 （ CO2） 135 MAGMetal active gas welding四 钨 极 隋 性 气 体 保 护 焊 141 GTAGTIG Tungsten inert gas welding五 等 离 子 粉 末 堆 焊 （ 喷 焊 ） 152 Powder plasma arc welding六 等 离 子 MIG 焊 151 Plasma MIG welding七 电 阻 焊 Resistance welding八 氧 乙 炔 焊 311 Oxy-acetylene welding九 电 子 束 焊 51 Electron beam welding十 激 光 焊 52 Lase (beam) welding十 一 电 渣 焊 72 ESW Electroslag welding十 二 硬 钎 焊 、 软 钎 焊 、 钎 接 焊 Brazing, Soldering and braze welding3．核电焊接应用举例3.1 核电反应堆压力容器内表面带极埋弧堆堆不锈钢（SAW）3.2 核岛主管道等厚壁奥氏体不锈钢管道 TIG/SMAW 焊接3.3 核堆 fwyc 零件的激光焊3.4 Ω 环密封件的脉冲氩弧焊3.5 压力容器筒体的电渣焊及埋弧焊3.6 阀门的焊接等3.7 铝母线套管焊接大型原子反应堆压力容器核电站设备制造工艺与监督 核电焊接与质量控制概论 EC-EQ/CTC-010 A 版7第二节 核电焊接质量管理与保证一、核电焊接质量管理的模式1．核电焊接质量管理的模式是大纲加程序1.1 大纲加程序的管理模式具有其先进性和实效性。

1.2 大纲是指我国现行的核设施标准 HAF4000 系列和相应国家的核设施标准，如法国的 RCC，加拿大的 CASN286，美国的 ASME 第一卷“核动级设备”第九类“焊接及钎焊评定”及其它相关标准和根据标准所编制的质量保证手册或大纲1.3 程序是指制造、施工生产过程中的标准、管理要求和技术质量要求，即达到质量要求的过程内容的总和1.4 大亚湾核电站建设中（BOP）焊接质量保证主要依据的控制程序1.4.1 填充材料的产品（引用法国标准 NFA81-309、NFA35-055）1.4.2 焊接工艺评定程序（引用法国标准 AQ UAP1.82）1.4.3 焊工资格考试程序（NFA88-110）1.4.4 填充材料的保和和发放程序（承包商拟制、业主批准）1.4.5 焊接施工及工艺程序（承包商拟制、业主批准）1.4.6 焊接检验程序（NFA88-110）1.4.7 焊接施工记录程序（承包商拟制、业主批准）二、焊接质量管理的内容1．设计管理1.1 合同的质量保证要求1.2 按规范或标准选择材料和结构2．工艺管理2.1 焊接工艺评定（英文：Welding procedure qualification，缩写 PWQ）2.2 焊接工艺规程（英文：Welding procedure sheet，缩写 WPS）3．焊工管理3.1 焊工技能评定（培训与考试）3.2 焊工合格证的有效期及适项范围4．焊接材料管理核电站设备制造工艺与监督 核电焊接与质量控制概论 EC-EQ/CTC-010 A 版8从采购、验收、储存、烘熔、发放、记录全过程5．生产管理6．检验管理6.1 检验方法：6.1.1 无损检验：VT、MP、PT、UT、RT6.1.2 破坏性检验：力学性能、化学成分、金相分析、耐蚀性等。

6.2 人员资格评定：焊工及焊接操作工、检验人员、技术人员等6.3 检验工艺评定6.4 检测报告6.5 检测范围及频度三、焊接质量控制和检验1．焊接质量检查要点（见表 1）表 1 焊接质量检查要点过程 检查项目 检查要点工艺评定1．焊接方法及焊接设备的适用性2．接头形式、坡口尺寸和形状是否适宜3．焊接工艺水平有无问题4．力学性能试验是否符合标准5．无损检验是否合要求焊工考核1．焊工资格2．焊工技术。