AP1000主管道焊接变形的质量控制措施

摘要：在电站安装过程中，冷却系统的主蒸汽管道作为一个主要的施工工艺，做好其质量控制具有重要意义。文章首先对AP1000主管道焊接前的准备工作进行了介绍，然后对焊接工艺进行了分析，最后对AP1000主管道焊接变形的质量控制措施进行了探讨，为AP1000主管道焊接作业提供了参考。

关键词：AP1000主管道；焊接变形；质量控制；冷却系统；主蒸汽管道 文献标识码：A

中图分类号：TG457 文章编号：1009-2374（2016）01-0061-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.01.031

在电站建设中，AP100整体锻造技术作为一项首创技术，如果焊接过程出现错误，会使管道出现焊接变形的情况，影响管道的抗疲劳性以及抗腐蚀性，严重威胁到产品的质量。在进行AP1000施工过程中，需要推行新的施工工艺、施工技术和施工材料，将焊接变形控制好，保证焊接的合格率。

1 焊接前的准备工作

1.1 选择焊接设备

三台窄间隙焊机主电源，型号为CT-VI，到场后检测其是否在合格有效期内；一台窄间隙内径机头，型号为PCI；三台窄间隙外径机头，型号为PCI；一台激光跟踪仪，型号为T3-40；一台全站仪，型号为TCA2003；2台切断机；2台数控坡口加工机，型号为欧米茄/Omega9B。

1.2 焊接工艺的要求

（1）评定自动焊接工艺是否达到规定要求，并完成WPS的审批工作；（2）做好焊接操作人员的培训工作，并要求焊接人员取得AWS资格证，要求焊接操作工具有施焊的基本能力，并了解窄间隙焊接的原理，熟悉组对、装配、打底焊、热焊、盖面焊、焊后NDE的施工工艺；（3）做好焊接试验。将变形模拟件的试验工作做好，积累变形情况和焊接变形数据，将焊接变形收缩数据掌握好；（4）测量人员要具备一定的施工经验，当测量过程中遇到问题时，能够及时解决；（5）无损检测工作人员要有AWS培训合格证，RT人员和PT人员相关资格证书要达到二级以上；（6）施工环境要可以达到焊接施工的要求，在焊接过程中，如果防护措施不到位不允许进行焊接，在焊接的过程中要保证工件不受到污染，焊接表面潮湿时不能施焊。

2 A1000主管道焊接施工

2.1 RV施工工序

检查RV侧先决条件→焊口组对点焊→标识测点→设置SG侧监测仪表→SG侧焊接变形监测→记录→报告。

2.2 设置焊接变形控制

2.2.1 测点标识。在进行焊接时，要求测定RV侧全部焊口的轴向收缩变形，在9点钟、6点钟、3点钟、12点钟的位置布置焊缝轴向收缩量测点，见图1。通过标识可以确定焊缝的中心，使用不锈钢专用笔划线，和管端面相距80mm，完成划线后，结合划线后的距离，使用样冲在线的两端进行测量标识，要求测量标识的深度在0.5mm以内。根据施工现场的基本要求，要按照APP-GW-Z0-602中的要求限制标识工具中的有害物质，在进行标识点的测量时，要求管道在进行符合性检测之前，完成表面PT检测工作，防止裂纹问题存在。为了可以在以后将焊缝中心线找出，要按照相同的方法对SG侧的测量点进行标识。

图1 设置焊缝轴向收缩量测定点 图2 固定靶球装置

2.2.2 布置测量仪表。完成RV侧主管道焊口点的焊接工作后，将监测百分表架安装在SG侧对应管段的另一端焊口，并使用六个百分表安装在百分表架。将四个百分表指针和管道12点钟、9点钟、6点钟、3点钟位置的管壁对准，对管段挠曲变形进行监测。将两个百分表接触式指针和管道12点钟位置管端面和管道6点钟的管端面对准，并对管段轴向收缩变形进行监测。在进行焊接时，需要在百分表架的四周布置警戒线，为了避免外部因素影响监测百分表，不允许无关人员随意进入警戒线内。完成主管道RV侧焊口点的固焊后，将激光测量仪中心光靶座安装在SG侧对应管段另一段的管口处，并使用激光测量仪对管段的挠曲变形和轴向收缩变形进行监测，如图2所示。

2.2.3 监测焊接变形。进行读表和测量工作时，需要在温度小于80℃时才可以开展，安排同一人员对各个百分表和测点进行读数和记录。进行焊接时要求SG侧的百分表可以达到《主管道焊接技术条件》（CPP-PL01-VW-201）的要求，要求错边量值在0.8mm以内。如果大于设计要求值，要做好调整工作，并要求50%壁厚完成焊接后错边量可以达到设计要求。在进行检查和测量工作时，如果焊缝收缩值和监测仪出现误差时，要立即中止焊接工作，并对出现误差的原因进行分析，热焊层施工完成后，要结合变形情况，持续使用起弧点重复进行测量和调整。为了防止变形状态位于敏感区，调整量过大，需要在主管道焊接15mm以内后，调整变形量。

在测量焊缝轴向收缩量时，使用游标卡尺在各个焊接阶段对各组的横向收缩测量距离进行测量，并根据横向收缩测量距离的变化情况对焊缝的横向收缩量进行计算。完成点焊以后，焊接到15mm、50%、100%壁厚的四个阶段后都设置了收缩量测控点，并在现场进行验证。单独测量变形量，要求承包商确认测量数据，要将变形状态控制好，确保整个焊接过程处于可控的状态下。

焊接RV侧的焊口时，要保证SG侧焊口轴向变形在可控的状态下，要求变形方向和调整措施相一致。在监测挠曲变形时，需要同时使用激光测量、百分表测量的方法进行监测，并采用激光测量为主、百分表监控为辅的方法进行监测。（1）RV侧百分表。在测量焊缝轴向收缩量时，要做好以下方面：完成组对点的固焊工作后，要求使用金属对焊缝进行填充，填充的厚度要超过15mm。在进行焊接的过程中，要对50%焊接时的变形量进行控制，对SG侧冷热段的6点钟、3点钟、12点钟和9点钟的位置上4个百分比和SG侧冷热段面的两个百分表数值变化情况进行监测，并根据百分比数值变化对管段挠曲变形量以及轴向收缩变形量进行监测。（2）挠曲变形的监测。在监测挠曲变形时，要从焊口的位置开始焊接，并对管段和另一端焊口的数值变化进行查看，了解管段的挠曲变形情况，对每一层都进行监测，形成记录文件后，将文件上交给焊接工程师进行分析，从而对焊接变形情况进行控制，并确定出以后SG坡口加工需要的预留量，将现场得到的具体数值提供出来。（3）激光测量。在焊接RV侧焊口时，要保证SG侧焊口挠曲变形趋势和变形方向保持在可控的状态下，实际变形方向和调整措施要是反方向的。在进行焊接时，使用激光测量跟踪仪在各层的焊接工作完成后开始测量，分别收集两次测量数据，要求两次收集到的数据误差在0.3mm以内。安排不同的测量人员对数据进行收集，并在准确无误后进行记录，并由外方专家确认测量数据的准确性，然后进行拟合、建模，并由焊接工程师做好分析工作，如需调整则对焊接方法进行调整，按照一定的规律性使用焊接顺序和焊接起弧点来对变形进行控制，保证焊接质量。

3 焊接质量的控制措施

3.1 控制焊接质量的六个步骤

（1）在进行组对之前，检查坡口，主要进行PT检查、设备管嘴的大小、VT、记录报告等；（2）检查组队装配尺寸，主要需要对错边量、间隙、SG侧主管道中心点进行检查；（3）焊接到15mm时，对SG侧主管道中心点、PT、VT、RT的检查；（4）在焊接到50%的壁厚时，重点检查SG侧主管道、RT、PT、VT；（5）焊接到50%～75%的壁厚时，进行RT、VT检查；（6）焊接到75%～100%的壁厚时，检查PT、VT、RT。

3.2 控制影响焊接质量的因素

（1）控制焊接环境。检查焊接现场的环境温度和干湿度是否满足技术要求，如果不能满足焊接的温度要求，需要使用除湿、加热等措施，检查电源和设备的布置是否符合焊接要求。当焊接环境达到技术要求以后，即可进行点焊；（2）检查材料质量。所有的焊接材料都要按照采购要求进行检查，材料达到要求后才可以使用；（3）操作人员的控制。焊接操作工要具备ASME资格证。在进行焊接时，对操作工进行合理的安排，要派遣丰富经验的焊工进行主控室的焊接施工，安排操作工在管道内部检查打底根部的熔透情况、成形情况和保护情况，要保证主管道中作业人员的安全；（4）检查设备情况。以国家计量规定为标准对测量工具、自动焊机仪器仪表进行检查，制做好氩气室，并预装合格后，进行编号，将记录工作做好，然后将设备运输的现场进行安装，检查设备的完好性。

3.3 其他方面的控制措施

（1）在焊接的过程中，如果主管道出现断电的情况，就会出现焊接缺陷。针对这一情况，在进行施工时，要将专用的焊接电源安排好，做好其他用电的控制，并保证现场焊接设备用电的正常性；（2）在进行焊接的过程中，如果自动焊机电源出现断电会导致停焊位置粘钨、缩孔焊缝表面氧化等问题，当出现这样情况时，要对缺陷处进行打磨，使其可以和熔敷金属进行过渡，再次从打磨处15～20mm的位置进行起弧，电流要增加10%；（3）当打底焊缝出现烧穿的情况时，要对焊接缺陷处进行打磨，对缺陷区域进行打磨，使其和周围熔敷金属圆滑过渡，然后从打磨处15～20mm的位置进行起弧，并参考WPS参数开始焊接；（4）在进行主管道的焊接施工时，如果出现花屏、黑屏等情况时，要立即将急停键按下，终止焊接作业；（5）主管道焊接时，如果因设备没有经过调试或者校验，会造成不必要的危害。在焊接主管道之前，要先做好自动焊机的调试和校验工作，并保持在正常的运行状态下。

4 结语

综上所述，通过按照上述方法进行施工，焊接的内部质量和外部质量的首次合格率都达到了规定要求，并且达到了SG侧焊缝对口技术的要求，保证了坡口组对、坡口加工、破口焊接顺利完成，取得了良好的施工效果。

参考文献

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[2] 陈奇峰，王红霞.电厂锅炉管道焊接存在问题及对策[J].煤气与热力，2010，（4）.

[3] 李元太，陆振国，张春来，等.CPR1000核电站核岛主管道预制焊接变形研究及应用[J].焊接技术，2011，（11）.

作者简介：李朝阳（1981-），男，湖北武汉人，中国电建集团湖北工程有限公司工程师，研究方向：电力工程管理及开发。

（责任编辑：陈 洁）