引言

核电站的设计使用寿命一般为30～40年。根据现有的工程实践经验，对于运行时间在10年以上的核电站，焊接维修工作量相当大，与核电站建设安装的焊接工作量不相上下。由于各种原因，在高放射性、高温环境下运行的核反应堆设备和部件，在长期运行后会出现各部分损坏。为了保证核电站的安全稳定运行，必须对这些设备和部件进行检查、维修和更换，以确保其完整性。

1焊接技术

1.1高强钢焊接技术

在采用高强钢焊接技术时应选择合理焊材，强节点弱杆件施工时应选择冲击韧性、强度均高于木材标准规定的最低值的焊接材料，以保证焊接接头各方面性能均达到标准规定的最低值，提高焊缝的可塑性。在厚板焊接过程中，施工人员应结合厚度效应选择合理强度的焊材，当节点拘束度较大时，配用低强焊材应保证１／４板厚以下标准，保证钢材的冲击韧性。同时，还应根据重点施工流程合理选择焊材韧性，以确保焊缝、韧性均达到钢材的基本标准要求。施工人员应选择碳当量评定法、热影响区最高硬度试验评定法、插销试验临界断裂应力评定法等评价高强度焊接性，并进行裂纹试验控制。在确定最低预热温度时，施工人员应充分结合坡口试样抗裂试验进行，以达到预期的硬度控制效果。施工人员应根据不同板厚Ｔ型接头角焊缝热影响区硬度达到３５０ＨＶ对应的冷却温度确定焊接线能量，并结合板厚范围、裂纹敏感指数、熔敷金属扩散氢含量确定最低预热温度，根据钢材特定曲线、冷却时间以及接头输入等因素确定最低预热温度。

2.2低温焊接技术

低温焊接施工在进行焊材选择时需要考虑烘焙、保温措施的影响，故而通常选择低氢或者超低氢的焊材。在焊接施工过程中需要采取有效措施减少热量损失，通常通过搭建防护棚、应用气体保护焊工艺、使用焊接气瓶等方式进行保温处理。在实际施工时对低温焊接施工质量进行控制，需要以保温为基础。在预热阶段就要确保预热温度比常温环境下的焊接预热温度略高，而且母材厚度应当等于或者超过二倍钢板厚度。焊接层间的最低温度不能低于预热温度或者20℃，在实际操作时需要选择二者中的高值。在完成低温焊接施工之后，还需要对焊接头采取后热保温处理，以免氢气溢出，同时防止温度下降过快而导致焊接位置出现冷裂纹。

2焊接技术研发在核电检修中的应用分析

2.1“Ω”焊缝切割

国内电厂“Ω”焊缝切割的案例发生在某核电3号机组，该机组CRDM隔热套管在水压试验后发生变形，ACNS（AREVA中国核电服务有限公司）与CNPEC（中广核运行公司）建设单位配合在2014年11月完成了该CRDM下部Ω焊缝的切割、焊口处理及重新焊接工作。ACNS在该项目中主要负责CNPEC气动切割工具的检定和升级、压力容器顶盖控制棒驱动管座焊口切割后整形和坡口处理、焊缝的检查和尺寸控制工作，二次焊接则由建设单位实施。“Ω”焊缝切割的核心技术在于焊缝的整形和坡口处理，该缺陷切割后管座焊缝的处理采用AREVA提供的自动化设备，以保证切割后焊缝的整形和坡口处理满足二次焊接的技术要求。图1为“Ω”焊缝切割后坡口。未经正式确认，据说焊缝的整形和坡口处理费用超过百万人民币以上，而焊接此焊口的成本也不过万。核电本身技术的复杂已被我们消化、吸收，但就是缺少这类细节性方面的研发，每次的“Ω”焊缝缺陷对国内核电来说都是一种挑战。

图1 “Ω”焊缝切割后坡口

2.2波动管焊接要求

根据波动管现场焊接技术条件的要求，波动管焊接过程中必须注意以下事项：　　（1）坡口表面应清洗干净，无水、油脂、氧化物和其他可能影响焊接质量的物质。（2）焊接作业应避免在相对湿度大于90%、打底焊时风速大于2m/s、电弧焊时风速大于10m/s等恶劣的环境下进行。　　（3）环境温度如果低于-10℃，则禁止施焊，焊件温度至少保持在+5℃以上。　　（4）焊接过程控制层间温度小于173℃。　　（5）采用窄焊道焊接方法，并注意及时调整施焊顺序以控制焊接变形。　　（6）层道间应清理干净，坡口两侧边缘100mm范围内均匀涂抹白垩粉，以防止飞溅并防止电弧焊烟尘和熔渣的污染。　　（7）打磨时，应防止在打磨中出现过热区。　　（8）禁止在波动管表面起弧，TIG焊接应具备远距离起弧装置。　　（9）在任何情况下，严禁波动管与铁素体接触。　　（10）焊口不允许强行组对，在第一道及最后一道焊缝上禁止锤击。

2.3Overlay堆焊[

由于堆焊是对产品的最不利的处理方式，即是对“Ω”环外部进行两层或两层以上堆焊，按照焊缝的形状进行约4mm的弧形堆焊。目前，能较为全面掌握此项堆焊技术的是WSI公司，WSI公司将全部负责具体的堆焊技术设计、标准及提供相应的设备。国内核电对此项技术的准备只停留在理论上，虽有实施经验（秦山一期，采取了WSI公司的技术成功修复了缺陷），但一直没有技术研发。随着各核电厂机组陆续运行，以及在役机组的剂量控制，相信此项技术将会得到广泛的应用。

2.4波动管焊接收缩量的预留

最后三道焊口不预留焊接收缩量，方便现场组对，但这与安装技术规格书要求不符。设计院经过计算认为：如果最后三道口不预留焊接收缩量，应力指数将上升一倍，疲劳问题尚须进一步计算分析。关于最后三道焊口组对困难的问题，有关专家经过共同探讨形成了如下方案：（1）F端坡口的加工应考虑焊接收缩量，A、D端不预留焊接收缩量。（2）波动管A端与主管道波动管嘴正常组对并点焊固定；同样波动管F端与稳压器波动管嘴正常组对并采用点固棒进行四点固定；D焊口组对时，RCP010/01~03管段D端与RCP010/04~05管段D端管道中心在水平面内左右方向对齐，在垂直面内RCP010/01~03管段D端中心线应向上偏移一个焊接收缩量Δ。（3）先进行F焊口的焊接，由于焊接收缩，当D焊口上下的错边满足要求时（≤0.5mm），采用点固棒点焊固定D焊口，暂停F焊口的焊接并同时开始焊接A、D两焊口，当A、D两焊口的焊接厚度超过50%以上时，可同时进行三道焊口的焊接工作。

结束语

20世纪六七十年代的美国大规模建设核电站后，仍然重创新、开发新品牌，是以面向海外为主，赚“智力钱”。我国核电长期连续引进国外电厂技术，无自主开发的品牌，核电本身技术的复杂性，给予自主创新的空间就小，尽管新一代的核电人一直在技术自主创新的路上苦苦追赶，但还是缺少核心竞争力和国际竞争力。没有技术，就没有发言权，不能在资本横行的社会立足，是时候赋予自主创新更多的地位、空间了。

参考文献

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