核电厂常规岛除氧器带垫板焊接工艺评定制作浅析

张栋 马林梅 李峰

中核工程咨询有限公司天津分公司 天津 300450

除氧器的主要作用就是对给水除氧（气），满足SG 的给水含氧量要求（期望值：〈1ppb;限值：3ppb〉；提供给水泵足够吸入压头；加热给水，提高循环效率；维持一定贮存水量；接收GCT 排放蒸汽、GSS 分离器疏水、APG 回收水及其他回水。除氧器本身又是给水回热加热系统中的一个混合加热器，起了加热给水，提高给水温度的作用。宁德核电厂一期（1、2 号机组）常规岛安装除氧器合龙缝焊接之前，所涉及的焊接工艺要经过《钢制压力容器焊接工艺评定》（JB4708）评定合格[1]。

1 焊接工艺评定焊前检查要点

焊接工艺评定试件焊接之前，通常要从人、机、料、法、环五个方面进行细致的检查，确保焊评相关准备工作满足相关标准要求。

针对人员管理，应建议焊工在焊接正式试件前相同工况下进行模拟焊接，保证焊工在良好状态下进行焊接工艺评定。在火电建设施工过程中，带垫板焊接工艺较为少见，焊工进行试焊，模拟工艺参数有利于正式焊接质量达到预期效果[2]。

2 工艺评定试件的焊接

该工艺评定母材采用SA516Gr70,规格550×150×30，其主要合金元素是Mn、Si、Cr 和Ni，其重量百分比分别为1.05%Mn、0.35%Si、0.21%Cr 和0.2%Ni，其显微组织具有铁素体+珠光体，其主要力学性能见表1。

表1 工艺评定试件的母材力学性能

工艺评定试件的母材是由宝山钢铁股份有限公司制造，材质证书BGSAJ0901230023700。焊前组对间隙为14±2mm，组对错边量均匀对等，控制在2mm 以下；焊接前应将垫板表面、坡口表面及两侧距离坡口边缘至少25mm 内清理干净，露出金属光泽；焊缝坡口形式为V 型，背面加垫板，垫板与试件要贴实。焊接方法采用钨极氩弧焊（TIG）打底封边+手工电弧焊（SMAW）填充和盖面，焊材使用大西洋生产的氩弧焊丝（牌号CHG-56）和焊条（牌号CHE507），焊接位置为4G，衬垫材料是Q235A,规格是550×20×10，且应提供材质证明。焊前若焊件温度为0℃至-18℃时，应在始焊处100mm 范围内预热到15℃以上。焊接工艺评定试件主要焊接条件见表2。

熔焊时由焊接能源输入给单位长度焊缝上的热量，又称为线能量。

线能量的计算公式：q=IU/υ

式中：I-焊接电流A，U-电弧电压V，υ-焊接速度cm/s，q-线能量J/cm。

表2 焊接工艺评定主要焊接条件

第一层，1/1、1/2 两道焊缝主要用于封边，采用氩弧焊，电流160A-200A，焊接速度60-100mm/min，采用较大线能量，防止出现未熔合；1/3 道焊缝采用同上的焊接条件；

第二层至第九层填充使用SMAW 焊接方法，第二层至第六层焊条规格采用Φ3.2，尽可能小规范焊接，严格控制层间温度；

第七层至第八层填充使用规格为Φ4.0 的焊条，盖面使用规格为Φ3.2 的焊条。

3 焊接操作技术注意因素

（1）注意氩弧焊封边焊接时垫板与试件之间的间隙，间隙尽可能小，且氩弧焊焊接时电流大小采用规范的上限，保证根部间隙熔合良好；

（2）采用SMAW 焊接方法填充盖面时，焊条摆动幅度不得大于焊条直径的3 倍；

（3）施焊过程中每层焊道之间的焊接接头要错10～15mm；且应注意接头和收弧的质量，接头应熔合良好，外观平齐；收弧时应将熔池填满[3]。

4 无损检查

焊后应进行100%外观检查，外观检查验收标准按GB/T150-19984.2 渗透检查外观检查合格后进行100%的RT 检验，RT 检验标准为JB/T4730-2005，透照等级为AB 级，合格级别为Ⅱ级；RT 检验在焊接完成24 小时后进行。

5 工艺评定性能试验

根据《钢制压力容器焊接工艺评定》（JB4708）标准进行性能试验，试验项目包括拉伸试验、侧弯试验、夏比冲击试样、硬度试验以及微观金相组织检查。

6 结语

新的焊接工艺之前良好的焊接技能培训是非常必要的，带垫板焊接主要是注意氩弧焊封边焊接时垫板与试件之间的间隙，氩弧焊焊接时的电流大小，总的要求就是垫板与试件之间要充分熔合，避免出现未熔合缺陷；加强焊接过程控制，如层间温度的控制、每道每层焊缝严格自检等进行控制，提高除氧器焊接工艺评定质量可以为现场除氧器焊接提供良好的焊接工艺，保证了除氧器焊缝质量。