嚴(yán)得忠

1. 概述

未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，國(guó)內(nèi)將建造大量的核電站，而目前核電設(shè)備有很大一部分仍然依靠進(jìn)口，即便是國(guó)產(chǎn)化的部分設(shè)備，也只是由國(guó)內(nèi)極個(gè)別廠家生產(chǎn)制造，管道支吊架就屬于這一情況。因此，核電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

我公司根據(jù)市場(chǎng)需要和公司生產(chǎn)能力，適時(shí)地提出了核級(jí)支吊架申請(qǐng)制造工作。而焊接則屬于管道支吊架制造中最重要的環(huán)節(jié)之一，作為一項(xiàng)特殊工藝過(guò)程，需要進(jìn)行工藝評(píng)定。

2. 核級(jí)支吊架焊接工藝評(píng)定實(shí)施的要點(diǎn)和難點(diǎn)

焊接工藝評(píng)定是鍋爐和壓力容器等行業(yè)必須要進(jìn)行的一項(xiàng)工作，目前，國(guó)內(nèi)在鍋爐和壓力容器方面都有比較完善的焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，比如《鍋規(guī)》和JB4708等標(biāo)準(zhǔn)，但是在核電方面，尤其是在核級(jí)支吊架方面，由于以往各個(gè)核電廠建設(shè)所采用的標(biāo)準(zhǔn)不太統(tǒng)一，有法國(guó)的《壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則》（RCC－M）標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)的ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范等。而國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一套完整的管道支吊架焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。

我公司根據(jù)評(píng)審單位蘇州熱工院的意見(jiàn)，按照法國(guó)RCC－M標(biāo)準(zhǔn)H篇《支撐件》的要求來(lái)進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。而此標(biāo)準(zhǔn)個(gè)別部分并不能完全滿足國(guó)內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)制造，同時(shí)和國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也不能完全銜接，因此，我們同時(shí)參考了核工業(yè)第二研究設(shè)計(jì)院于1996年6月發(fā)布的秦山核電二期工程《核級(jí)標(biāo)準(zhǔn)支吊架鑒定樣件焊接工藝評(píng)定要求》和RCC－M標(biāo)準(zhǔn)S篇《焊接》的要求及其他焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)實(shí)際情況來(lái)完成核級(jí)支吊架焊接工藝評(píng)定。因此，在焊接工藝評(píng)定實(shí)施過(guò)程中如何合理地轉(zhuǎn)化和結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)就成了難點(diǎn)，而管道支吊架需要焊接部分的材質(zhì)一般都為焊接性較好的低碳鋼，焊接方法目前我公司也只采用焊條電弧焊，所以焊接工藝本身并不是核級(jí)支吊架焊接的難點(diǎn)。

3. RCC－M標(biāo)準(zhǔn)H篇《支撐件》焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)介紹

RCC－M標(biāo)準(zhǔn)H篇《支撐件》的附錄H1為焊接填充材料的驗(yàn)收與焊接工藝評(píng)定，其規(guī)定了一套關(guān)于焊接的規(guī)則，包括三個(gè)方面的內(nèi)容：焊接填充材料的驗(yàn)收、焊接工藝評(píng)定、焊工和焊機(jī)操作工的考核。其中焊接填充材料的驗(yàn)收根據(jù)RCC－M標(biāo)準(zhǔn)S篇S2000的要求，基本上可以按照相應(yīng)焊接材料的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收，焊工和焊機(jī)操作工的考核我國(guó)已于1995年6月發(fā)布了HAF603《民用核承壓設(shè)備焊工及焊接操作工培訓(xùn)、考試和取證管理辦法》，可按此實(shí)施。

H1 3000焊接工藝評(píng)定部分主要由3100概述，3200碳鋼和低合金鋼的對(duì)接焊，3300奧氏體不銹鋼、奧氏體－鐵素體不銹鋼和鎳基合金的對(duì)接焊，3400角焊縫，3500管道的焊接以及3600特殊焊接和3700等效性幾個(gè)方面組成。

4. 焊接工藝評(píng)定項(xiàng)目的確定

（1）母材確定 JB4708、ASME等一些焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)都是將鋼材進(jìn)行分組，然后根據(jù)鋼材的組別號(hào)來(lái)確定鋼號(hào)的覆蓋范圍。而RCC－M規(guī)定，對(duì)于碳鋼和碳錳鋼來(lái)說(shuō)，當(dāng)一種鋼號(hào)被另一種鋼號(hào)代替，而后者保證的最低抗拉強(qiáng)度小于前者保證的最低抗拉強(qiáng)度Rm，但不小于Rm-60MPa時(shí)，則工藝評(píng)定依然有效。此外，用最低抗拉強(qiáng)度Rm≤450MPa的鋼號(hào)所得到的焊接工藝評(píng)定結(jié)果，適用于最低抗拉強(qiáng)度Rm≤450MPa鋼號(hào)的所有焊接接頭。

我公司目前支吊架需要焊接的部分材質(zhì)主要為Q235以及20鋼，因此，本批焊接工藝評(píng)定采用Q235—B來(lái)做焊接工藝評(píng)定，基本上可以滿足所申請(qǐng)的核級(jí)支吊架的要求，以后根據(jù)生產(chǎn)需要，如果遇到其他材質(zhì)，可再補(bǔ)做其他材質(zhì)的焊接工藝評(píng)定。

（2）母材厚度和接頭形式的確定 RCC－M規(guī)定，板材的焊接工藝評(píng)定對(duì)外徑≥150mm管材的焊接同樣有效；一種焊接工藝評(píng)定對(duì)于厚度從0.75e到1.5e＋3mm范圍有效（e＝試件的有效厚度）；對(duì)于機(jī)械強(qiáng)度有貢獻(xiàn)的全焊透角焊縫，要求進(jìn)行對(duì)接焊試驗(yàn)和角焊縫試驗(yàn)，在評(píng)定參數(shù)不變的情況下，對(duì)接試驗(yàn)的厚度等效規(guī)則適用于角焊縫。

我公司目前支吊架的焊接中不存在管子對(duì)接焊縫，申請(qǐng)的核級(jí)支吊架產(chǎn)品的焊接接頭母材的厚度最大只有25mm，因此，暫時(shí)只做e＝6mm板對(duì)接，e＝16mm板對(duì)接和e＝16mm板角接三項(xiàng)，以后生產(chǎn)中如果焊接接頭形式或者厚度有變化時(shí)，根據(jù)需要再做其他形式的焊接工藝評(píng)定。

綜合以上，焊接工藝評(píng)定項(xiàng)目確定為焊條電弧焊，材質(zhì)為Q235—B，e＝6mm板對(duì)接、e＝16mm板對(duì)接和e＝16mm板角接三項(xiàng)。焊條采用E4315，焊后不做熱處理。

5. 焊接工藝評(píng)定試樣無(wú)損檢測(cè)要求

RCC－M規(guī)定，評(píng)定試件必須經(jīng)受焊接工藝適用范圍之內(nèi)的接頭在生產(chǎn)過(guò)程中所需的全部無(wú)損檢測(cè)，并滿足適用于這些接頭的最高要求。

根據(jù)RCC－M H4500焊縫的無(wú)損檢測(cè)的要求，并根據(jù)公司實(shí)際檢測(cè)能力，確定e＝6mm板對(duì)接焊后做液體滲透和射線檢測(cè)；e＝16mm板對(duì)接焊前坡口面做液體滲透檢測(cè)，焊后做液體滲透和射線檢測(cè)；e＝16mm板角接焊前坡口面做液體滲透檢測(cè)，焊后做液體滲透和超聲波檢測(cè)。另外，在進(jìn)行上述無(wú)損檢測(cè)之前，均需做外觀目視檢測(cè)。三項(xiàng)工藝評(píng)定試件焊縫均按支撐件1級(jí)焊縫要求進(jìn)行檢測(cè)。

所有無(wú)損檢驗(yàn)均按EJ/T 1039－1996《核電廠核島機(jī)械設(shè)備無(wú)損檢驗(yàn)規(guī)范》實(shí)施。

6. 焊接工藝評(píng)定試樣破壞性試驗(yàn)要求

（1）力學(xué)性能試驗(yàn) 按照RCC－M H篇《支撐件》附錄H1的要求，e≤60mm的板對(duì)接試件，需要做室溫縱向拉伸1個(gè)、橫向拉伸1個(gè)；面彎、背彎以及全厚度側(cè)彎各1個(gè)；10mm＜e≤20mm板對(duì)接試件，需要做焊縫0℃和熱影響區(qū)0℃沖擊試驗(yàn)。

但實(shí)際上6mm板對(duì)接無(wú)法在熔敷金屬取縱向拉伸試樣，也無(wú)法進(jìn)行側(cè)彎試驗(yàn)，因此參照RCC－M標(biāo)準(zhǔn)S篇《焊接》及其他焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的要求，確定6mm板對(duì)接采取室溫橫向拉伸兩個(gè)，面彎、背彎各兩個(gè)，其他均按RCC－M H篇《支撐件》附錄H1的要求進(jìn)行。檢測(cè)結(jié)果應(yīng)符合要求。

（2）化學(xué)分析 對(duì)于對(duì)接焊縫，在焊縫中心區(qū)取樣，對(duì)C、Si、Mn、S、P進(jìn)行分析。

（3）金相檢測(cè) 對(duì)于對(duì)接焊縫，取一個(gè)焊縫截面進(jìn)行宏觀檢測(cè)，有疑慮時(shí)，再進(jìn)行微觀檢測(cè)；對(duì)于角焊縫，取三個(gè)截面進(jìn)行宏觀檢測(cè)。要求宏觀無(wú)未焊透、未熔合、夾渣及氣孔等缺陷。

（4）硬度測(cè)定 對(duì)于對(duì)接接頭，硬度試驗(yàn)方法按GB2654規(guī)定進(jìn)行，合格要求：在焊縫橫截面上測(cè)量熔敷金屬與母材熱影響區(qū)的硬度分布，采用維氏硬度，載荷為49N，熱影響區(qū)允許的最大維氏硬度值為350HV。

在RCC－M標(biāo)準(zhǔn)中涉及到很多相關(guān)的法國(guó)理化檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，有些無(wú)法完全按照原標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)施，因此試件的理化檢驗(yàn)均按照EJ/T 1040－1996《核電廠核島設(shè)備材料理化檢驗(yàn)方法》來(lái)實(shí)施。

7. 結(jié)語(yǔ)

因?yàn)楹藣u設(shè)備的特殊特點(diǎn)，核電安全的要求非常高，因此，核電廠設(shè)備的焊接工藝評(píng)定在試件的焊接、檢驗(yàn)和檢測(cè)方面都比火電廠要求高。即便是作為非承壓件的管道支吊架的焊接也提出了較高的要求。但是目前廣泛采用的法國(guó)RCC－M標(biāo)準(zhǔn)在支撐件的焊接工藝評(píng)定方面與火電廠以及其他一些焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)在編排形式和要求方面都不盡相同，而且很多方面也不盡完善，其他焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)比如JB4708等在結(jié)構(gòu)和編排上都比較明確和清晰。但國(guó)內(nèi)又沒(méi)有一套統(tǒng)一的核島支撐件的焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也沒(méi)有針對(duì)火電廠非承壓的管道支吊架的焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，因此在實(shí)際實(shí)施過(guò)程中就會(huì)遇到諸多困難。但通過(guò)對(duì)RCC－M標(biāo)準(zhǔn)的深入理解以及和其他標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)在實(shí)質(zhì)性上并沒(méi)有太大的差別，我們完全可以在不違反標(biāo)準(zhǔn)原則的前提下，根據(jù)實(shí)際情況來(lái)完成工藝評(píng)定。