何云志 賈海濤

【摘要】本文主要闡述了不銹鋼薄板采用手工氬弧焊拼接的焊接控制措施，以核電站不銹鋼水池為例，對(duì)出現(xiàn)的薄板焊接變形問題進(jìn)行分析總結(jié)，提出了針對(duì)性的解決方案。

【關(guān)鍵詞】核電；不銹鋼薄板；焊接變形；控制

1、引言[1]

對(duì)于薄板焊接，由于其自身拘束度小，焊接時(shí)熱量稍大就會(huì)嚴(yán)重變形，變形量的大小直接影響工程質(zhì)量的好壞，不銹鋼薄板的拼接焊接更要嚴(yán)格控制線能量的輸入和采取行之有效的措施，才能滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。

為了合理控制施工工期，國外某ACP1000堆型核電項(xiàng)目取消了常規(guī)的堆腔不銹鋼水池“后貼法”施工工藝，創(chuàng)新采用了模塊化整體吊裝的“先貼法”施工。覆面鋼板厚度僅為3mm，且面積較大，加上手工氬弧焊的焊接效率和質(zhì)量對(duì)人為因素依賴性較大，焊接過程中容易因主觀因素產(chǎn)生焊接變形和缺陷[2]。故該構(gòu)件預(yù)制過程中，需采取措施，控制焊接變形，提高焊接效率，保證焊縫質(zhì)量。

該不銹鋼水池覆面的焊接變形為施工的核心控制因素，本文將從人員、機(jī)具設(shè)備、施工工藝和工裝等四個(gè)方面闡述不銹鋼薄板的焊接變形質(zhì)量控制。

2、工程概況

堆腔不銹鋼水池覆面模塊為不規(guī)則的七邊形截面柱狀體。依據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其模塊設(shè)計(jì)專用的胎膜框架，以滿足吊裝要求，同時(shí)作為外側(cè)墻體砼澆注模板使用。

不銹鋼覆面模塊由6個(gè)子模塊、封口鋼架和內(nèi)部支撐鋼架組成，每個(gè)子模塊由不銹鋼覆面、內(nèi)框架支撐模板、外側(cè)固定胎膜三部分組成。

3、施工難點(diǎn)

堆腔不銹鋼水池模塊化工藝在核電領(lǐng)域的首次應(yīng)用，存在很多不可預(yù)知的施工風(fēng)險(xiǎn)。該模塊每面墻的不銹鋼覆面需要在車間預(yù)先由若干個(gè)小塊拼焊成一塊大覆面模塊，即使很小的熱輸入，也易造成波浪變形和角變形，同時(shí)因覆面背后的龍骨角鋼較單薄，在焊接作用下，本身也發(fā)生變形，因此使得覆面模塊的焊接變形控制比較困難。

4、焊接變形控制要點(diǎn)

焊接變形主要從人員（焊工技能）、機(jī)具設(shè)備（焊接設(shè)備、外胎膜）、施工工藝（鋪貼、焊接工藝）和工裝（剛性固定）四個(gè)方面進(jìn)行控制。對(duì)于3mm不銹鋼薄板覆面加工制作來說，人員、施工工藝和工裝是影響焊接變形的關(guān)鍵因素。

5、焊接變形控制措施

根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范要求，覆面板必須安裝在由兩平行平面所限定的區(qū)域內(nèi)，兩平面距施工圖規(guī)定的理論距離為允許偏差±10mm，局部偏差為在任何方向沿1米長(zhǎng)度測(cè)量時(shí)，不應(yīng)超過±5mm；在相鄰兩覆面板的焊縫連接處，兩板間的水平坡度不應(yīng)超過1/20，任何一側(cè)的錯(cuò)位偏差不應(yīng)超過0.8mm。但當(dāng)采用有墊板焊接時(shí)，兩塊鋼板的錯(cuò)位偏差可忽略不計(jì)。為滿足要求，需從以下四個(gè)方面控制焊接變形。

5.1焊工技能

依據(jù)國家核電法規(guī)，施焊焊工資格須經(jīng)過HAF603規(guī)定的考試認(rèn)證，方能上崗。因此制定了專項(xiàng)考試培訓(xùn)計(jì)劃，要求參與考核的焊工參加至少三個(gè)月的培訓(xùn)，通過全部HAF603規(guī)定的認(rèn)證考核。

為保證焊縫質(zhì)量，焊工均要進(jìn)行模擬試驗(yàn)件的焊接，焊完后進(jìn)行無損檢測(cè)，檢測(cè)合格的焊工為最終施焊人員。并且做好行技術(shù)交底，使其掌握不銹鋼薄板的施工要領(lǐng)和相應(yīng)技術(shù)要求。

焊接過程中，對(duì)合格率進(jìn)行實(shí)時(shí)分析統(tǒng)計(jì)，若出現(xiàn)波動(dòng)，及時(shí)查找分析原因，制定相應(yīng)的解決措施。

5.2施工機(jī)具和設(shè)備

施工機(jī)具設(shè)備是影響焊接變形的關(guān)鍵因素，因此對(duì)焊接設(shè)備、槽鋼外胎膜等方面進(jìn)行要求，保證不銹鋼覆面的加工制作質(zhì)量。

對(duì)于焊接設(shè)備，定期對(duì)焊接電源檢驗(yàn)標(biāo)定，保證電流輸出精度；正式施焊前，檢查焊接附屬構(gòu)件是否完好，工作是否順暢，及時(shí)更換損壞的零件、修復(fù)故障。

根據(jù)背肋角鋼的定位，制作用于固定不銹鋼覆面、使其能保持剛性平面的槽鋼外胎膜，必須保證胎膜的平整度和尺寸精度。槽鋼采用背靠背方式布置，沒有背肋角鋼的位置采用單槽鋼。

5.3施工工藝

施工工藝是影響不銹鋼薄板焊接變形的核心要素，通過總結(jié)以往施工經(jīng)驗(yàn)和大量的焊接試驗(yàn)，從不銹鋼覆面鋪貼和焊接工藝兩方面進(jìn)行控制，減小焊接變形量。

5.3.1 不銹鋼覆面鋪貼

根據(jù)設(shè)計(jì)文件和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，在槽鋼外胎膜上定位放線，將背肋角鋼依次鋪貼在胎膜上，完成后進(jìn)行垂直度和水平度檢查。

背肋角鋼鋪貼時(shí)先點(diǎn)焊固定，整體拼接完成后，整體平整度及幾何尺寸檢查合格，再進(jìn)行角鋼焊接。

背肋角鋼鋪貼完后，根據(jù)圖紙要求在槽鋼外胎膜上確定邊緣覆面板的邊線位置，然后進(jìn)行背肋角鋼上不銹鋼覆面的鋪貼。鋪貼完成后及時(shí)固定，搭接在背肋角鋼位置的覆面點(diǎn)焊固定，在覆面板上施加配重塊壓實(shí)，搭接在邊緣處不銹鋼條上的覆面用不銹鋼角鋼壓合固定，保證整塊覆面形成閉合區(qū)域。

5.3.2不銹鋼覆面的焊接工藝[2]

焊接變形的原因是局部加熱不均所引起的，因此控制措施主要是減少焊接熱量和使受熱盡量均勻。

對(duì)接焊縫進(jìn)行打底焊時(shí)采取對(duì)稱施工，有5條焊縫，需要5名焊工，先打底長(zhǎng)焊縫，從焊縫中部向上打底，完畢后從中部向下打底，進(jìn)度不可相差過大。完畢后，再進(jìn)行橫焊縫的打底焊。

打底焊完畢后，按照打底時(shí)順序進(jìn)行填充、蓋面。注意在十字接頭處連續(xù)施焊，避免?；　Ｃ繉雍傅赖慕宇^避免在同一處，至少錯(cuò)開15mm。在施焊過程中，可采用適宜的方法加快焊接熱量的散出。焊完后，在背面增加角鋼背肋，減少波浪變形。

選用不同的工藝參數(shù)進(jìn)行工藝試驗(yàn)，對(duì)每組焊縫外觀成型和焊接變形量比較，最終確定手工氬弧焊電流參數(shù)，多人同步對(duì)稱焊接，每人焊接采用小分段分步退焊的方式，用于對(duì)接縫焊接。

對(duì)上述確定的工藝參數(shù)和焊接方式，根據(jù)工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果完全滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

5.4施工工裝

為減小焊接變形，要從合理布置焊接工裝進(jìn)行控制。工裝作為控制減小焊接變形的有效手段，根據(jù)施工情況合理選用，增加覆面的約束，減小焊接變形。

防止焊接變形的固定工裝主要包括：一是通過每個(gè)子模塊的桁架內(nèi)支撐鋼模與槽鋼外胎膜的連接固定，減小薄板變形，確保砼澆注后滿足平整度要求；二是不銹鋼覆面采用螺栓固定卡鎖緊在內(nèi)支撐鋼模上；三是在內(nèi)支撐鋼模上固定完成后，將槽鋼外胎膜移除，然后觀察裸露的不銹鋼覆面的平整度，對(duì)局部不滿足平整度要求的增加適當(dāng)?shù)谋忱呓卿摗７雷冃喂ぱb可有效減少焊接產(chǎn)生的波浪變形，提高構(gòu)件焊接質(zhì)量，加快施工進(jìn)度。

結(jié)論：

通過工程實(shí)踐，該核電站堆腔不銹鋼水池覆面的薄板焊接變形得到有效控制，混凝土澆注后的不銹鋼覆面的平整度，滿足設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求。

參考文獻(xiàn)：

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