操豐，唐世延，梁青松

(中核核電運行管理有限公司，浙江海鹽314300)

0 前言

目前，我國60%以上在役核電機(jī)組和70%以上在建核電機(jī)組均采用技術(shù)成熟的法國M310壓水堆或其改進(jìn)堆型。核島安全相關(guān)機(jī)械設(shè)備的設(shè)計和建造均采用由法國核島設(shè)備設(shè)計和建造規(guī)則協(xié)會(AFCEN)編制的《壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計和建造規(guī)則》(RCCM)。RCC－M的設(shè)計規(guī)則來源于ASME B＆PVC－III，與ASME－III結(jié)構(gòu)類似，共分5卷，包含設(shè)計、材料、制造、焊接和無損檢驗等技術(shù)要求，是一套完整封閉、自成體系的規(guī)范系列，集中體現(xiàn)了法國核電工程設(shè)計制造研究和實踐成果。

S篇焊接是RCC－M第IV卷，由八章和三個附錄組成，主要包括焊接文件資料、焊材驗收、焊工考核和焊接車間評定、焊接工藝評定和產(chǎn)品焊接及檢驗。因建造時間不同，國內(nèi)某核電廠1、2號機(jī)組和3、4號機(jī)組核級部件焊接分別按RCC－M(1993版)S篇和(2000版+2002年補(bǔ)遺)S篇執(zhí)行。根據(jù)群堆管理和1、2號機(jī)組定期安全審查需要，對1993版和2000版S篇進(jìn)行了差異分析，提交了統(tǒng)一規(guī)范申請并獲得核安全監(jiān)管當(dāng)局批準(zhǔn)，最終實現(xiàn)焊接管理規(guī)范統(tǒng)一，降低了管理成本和人因失誤概率。

1 差異概述

RCC－M 1993版和2000版S篇的差異主要包括焊接熱處理、焊材驗收、焊接工藝評定、制造車間評定和車間評定等方面。

規(guī)范條文對照如表1所示。

表1 RCC-M(1993版)與RCC-M(2000版+2002補(bǔ)遺)S篇差異對比

續(xù)表1

2 焊接熱處理

焊接熱處理包括預(yù)熱、后熱和消應(yīng)熱處理，可改善焊縫組織性能。預(yù)熱是通過降低冷卻速度來避免相變硬化。后熱可使氫擴(kuò)散，避免產(chǎn)生冷裂紋。不同焊接接頭形式(對接、T形焊縫、十字形焊縫等)等效厚度E不同，預(yù)熱和后熱溫度各異。RCC－M規(guī)范中包含熱處理內(nèi)容的章節(jié)主要是:S1300是熱處理的總體要求;S7500是與產(chǎn)品焊接有關(guān)的熱處理規(guī)定;另外在B4000、C4000和D4000中分別對核安全1、2、3級設(shè)備制造相關(guān)的熱處理進(jìn)行了強(qiáng)制性規(guī)定。

(1)預(yù)熱溫度是焊前坡口的最低溫度或者多層焊時已焊相鄰焊道金屬的最低溫度。與1993版相比，2000版除了考慮等效厚度、抗拉強(qiáng)度、消應(yīng)熱處理外，還兼顧了RCC－M其他章節(jié)的強(qiáng)制性要求，差異如表2所示。2000版S7523節(jié)明確規(guī)定奧氏體不銹鋼焊接不需要預(yù)熱，而1993版對此未做說明。

表2 RCC-M 1993版和2000版對預(yù)熱溫度的規(guī)定差異比較

(2)1993版規(guī)定是否進(jìn)行后熱處理由制造商確定。而2000版S1330則規(guī)定對于已預(yù)熱處理但在冷卻到室溫前沒有進(jìn)行消應(yīng)熱處理的需要后熱，溫度不低于預(yù)熱溫度，保溫時間60 min以上。

(3)對于需進(jìn)行消應(yīng)熱處理的碳鋼母材，2000版規(guī)定在未做消應(yīng)熱處理時，規(guī)定的最小抗拉強(qiáng)度≤440 MPa的鋼最小厚度可由30 mm增加到35 mm。而1993版規(guī)定的最小抗拉強(qiáng)度≤500 MPa。

(4)為了防止變形和熱應(yīng)力，焊接熱處理加熱和冷卻速度應(yīng)足夠緩慢。針對形狀簡單的設(shè)備，1993版和2000版S7544節(jié)分別給出了應(yīng)控制加熱或冷卻速度的最低溫度是400℃和350℃。

3 焊接填充材料驗收

3.1 焊材規(guī)格

TIG焊焊絲規(guī)格的參考標(biāo)準(zhǔn)由1993版的NF A 81－321改為2000版的NF EN759。藥皮焊條的堆焊和取樣參考標(biāo)準(zhǔn)由NF ISO 6847改為NF EN 26847。

3.2 母材牌號

焊材復(fù)驗試板母材牌號由NF EN 10025標(biāo)準(zhǔn)的E24或E26 3型改為S235或S275型。

3.3 化學(xué)成分

有害雜質(zhì)元素S、P的化合物在合金鋼焊縫凝固時易偏析，減弱晶粒結(jié)合力，降低沖擊韌性和抗腐蝕性能，必須嚴(yán)格控制其含量。2000版根據(jù)試驗結(jié)果和實踐積累，綜合考慮安全性和經(jīng)濟(jì)性，降低了對非核1級合金鋼焊縫的S、P最高含量要求，從原來的0.025%提高到0.03%。

3.4 復(fù)驗報告有效期

有效期從報告簽發(fā)日開始計算。對于藥皮焊條、藥芯焊絲等，有效期從1993版的兩年延長至2000版的五年，而且可申請延長的年限也由兩年改為至五年。

3.5 力學(xué)性能試驗

2000版和1993版焊材驗收數(shù)據(jù)卡片中的力學(xué)性能試驗方法按最新歐標(biāo)更新。以奧氏體不銹鋼TIG焊焊絲(Z2CNl9.13.03)數(shù)據(jù)卡片為例。抗拉試驗溫度由1993版的343℃改為2000版的350℃。常溫下焊態(tài)的沖擊試驗方法也由U形缺口改為V形缺口，沖擊吸收能量最小值也相應(yīng)變化。

4 焊接工藝評定

核級承壓機(jī)械設(shè)備(部件)所用焊接工藝必須經(jīng)過評定合格方可使用。焊接工藝評定既要通過試驗驗證接頭性能，又要詳細(xì)記錄各種工藝參數(shù)用以指導(dǎo)產(chǎn)品焊接。

4.1 工藝評定有效期及失效情況

1993版規(guī)定焊接工藝評定的有效期從評定頒發(fā)日期算起，1級部件為2年，其它部件為3年。產(chǎn)品補(bǔ)焊評定有效期可以加倍。而2000版則指出只要不出現(xiàn)下述導(dǎo)致工藝評定失效的情況，工藝評定一直有效。有效期延長節(jié)約了重復(fù)評定的費用，降低了生產(chǎn)管理成本。導(dǎo)致工藝評定失效的情況包括:

(1)在規(guī)定的有效期內(nèi)沒有使用評定過的焊接工藝;

(2)焊接工藝評定的主要變量(母材，焊接方法，焊材和保護(hù)氣體，坡口形式)已改變;

(3)按評定過的焊接工藝焊接的產(chǎn)品見證件不合格;

(4)在焊接和焊后出現(xiàn)規(guī)律性(共模性)的不符合項。

4.2 焊接工藝評定轉(zhuǎn)移

工藝評定有效期延長使得工藝評定轉(zhuǎn)移更具實際意義。焊接工藝評定不允許在制造商之間轉(zhuǎn)讓，同一制造商在不同車間的評定在滿足評定條件下可以轉(zhuǎn)移?？捎行Ы档托陆ê穗婍椖窟M(jìn)行重復(fù)工藝評定的成本，大大縮短工期。

4.3 焊接工藝評定厚度有效范圍

焊接工藝評定的母材厚度e雖然是單一確定值，但實際產(chǎn)品焊接時可覆蓋一定厚度范圍。對于碳鋼和低合金鋼的對接焊，一般情況下，1993版規(guī)定的厚度有效范圍是0.75e～1.5e+3 mm。而2000版中單道焊縫的厚度有效范圍是0.8e～1.1e，多道焊縫則根據(jù)評定試件厚度e的不同以而根據(jù)表S3313d來確定。另外，兩本規(guī)范都給出了三種特例，對于厚度大于200 mm的產(chǎn)品焊縫所評定的多層焊接法(141，15，111，136 等)，其最大有效厚度從1.1e改為1.33e。支管焊縫評定有效范圍也有差異，詳見表1中S3922.1和S3922.2。

4.4 硬度測量

破壞性試驗中，1993版只要求對C5120和D5000中高級別設(shè)備按SI 510在第一層未經(jīng)熱處理的焊道上進(jìn)行硬度測定。而2000版則要求所有情況下均應(yīng)按SI 500進(jìn)行硬度測量。

4.5 評定結(jié)果

在1993版中，鎳基合金的評定結(jié)果與奧氏體或奧氏體—鐵素體不銹鋼一樣，見S3334。而2000版則規(guī)定，鎳基合金的評定結(jié)果見S3434。雖然鎳基合金的熔敷金屬縱向拉伸試驗、焊縫橫向拉伸試驗、彎曲試驗仍然與S3334一致，但熔敷金屬和熱影響區(qū)的沖擊試驗由1993版AKU改為2000版的AKV試驗，室溫下最低保證值也相應(yīng)地由30 J(三個試樣)改為60 J(三個試樣)。

5 制造車間評定

制造車間評定是在制造開始前，對車間、技術(shù)、裝備、人員和生產(chǎn)經(jīng)驗的總體測試，目的是為了評價制造車間焊接技術(shù)實力和確保產(chǎn)品焊接質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中因技術(shù)困難產(chǎn)生的風(fēng)險。與1993版相比，2000版增加了S6232“已有技術(shù)水平的說明”這一章節(jié)，主要內(nèi)容見表1。主要是對制造車間是否具備焊接常見金屬母材(碳鋼、不銹鋼、鎳基合金)、常見熔敷金屬的技術(shù)能力和裝備進(jìn)行了嚴(yán)格要求，而且明確了評定報告使用年限等內(nèi)容，便于制造車間評定工作的實施和監(jiān)管。

6 產(chǎn)品焊接

6.1 焊接參數(shù)測量儀器校驗有效期

調(diào)整和測量焊接參數(shù)的測量儀器如流量計、溫濕度計等必須校準(zhǔn)合格。1993版規(guī)定重復(fù)校準(zhǔn)周期不超過3個月，2000版延長至6個月。

6.2 表面光潔度

1993版規(guī)定產(chǎn)品焊接表面光潔度應(yīng)符合設(shè)備技術(shù)規(guī)格書的無損檢驗要求。而2000版則明確要求應(yīng)符合RCC－M規(guī)范Section III和F4300關(guān)于制造及其它部分的無損檢測要求。

7 結(jié)論

(1)RCC－M 2000版S篇對1993版共進(jìn)行了30多處修改，涉及焊材驗收、熱處理、工藝評定和產(chǎn)品焊接等，集中反映了當(dāng)前技術(shù)進(jìn)展和歐洲標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)材料、無損檢驗和破壞性檢驗要求。

(2)對于按照RCC－M規(guī)范S篇進(jìn)行核級部件焊接管理的運行核電機(jī)組，通過新舊規(guī)范差異分析和核安全評價最終實現(xiàn)群堆管理下的焊接規(guī)范統(tǒng)一，降低了管理成本，減少了人因失誤。

(3)對于按照RCC－M規(guī)范新建的M310或相近堆型的核電機(jī)組，焊接工藝評定有效期延長和轉(zhuǎn)移可以節(jié)省重復(fù)評定所需費用，縮短項目準(zhǔn)備時間和工程建造周期。

［1］ RCCM.壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計和建造規(guī)則 第S卷.1993.

［2］ RCCM.壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計和建造規(guī)則第S卷.2000.