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        核電廠電氣貫穿件Q/CNPE與RCC—M焊接工藝評定差異性分析

        2018-01-31 08:59:18馬遠路姚婷朱蓉潘繼軍黃天亮
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2018年4期

        馬遠路 姚婷 朱蓉 潘繼軍 黃天亮

        摘 要:從母材分類、形式、厚度及直徑覆蓋范圍,破壞性試驗等焊接工藝評定的各個要素對Q/CNPE和RCC-M2000版進行差異性進行分析,優(yōu)化核電廠電氣貫穿件基于Q/CNPE標(biāo)準(zhǔn)的焊接工藝評定工作。

        關(guān)鍵詞:電氣貫穿件;焊接工藝評定;差異性分析

        中圖分類號:TM623 文獻標(biāo)志碼:A 文章編號:2095-2945(2018)04-0069-02

        Abstract: From the base metal classification, form, thickness and diameter coverage, destructive test and other welding process evaluation elements of the Q/CNPE and RCC-M2000 version of the difference analysis, in order to optimize the welding process evaluation of electrical penetration parts based on Q/CNPE standard for nuclear power plant.

        Keywords: electrical penetration; welding process evaluation; difference analysis

        1 概述

        核電廠電氣貫穿件自2009年國產(chǎn)化后,國內(nèi)業(yè)主均采用RCC-M 2000版為執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。日本福島事件后,某業(yè)主公司對后續(xù)昌江、福清4個機組電氣貫穿件頒布了最新的Q/CNPE執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。為了分析研究不同標(biāo)準(zhǔn)之間的差異性,更好的為工程服務(wù),本文結(jié)合工程項目對比分析RCC-M與Q/CNPE具體條款差異性,優(yōu)化完善核電廠貫穿件焊接工藝評定技術(shù)工作。

        2 母材分類及其適用范圍

        2.1 碳鋼和低合金鋼對接焊

        (1)RCC-M母材分類

        S3200規(guī)定母材化學(xué)成分相似,力學(xué)性能相似,對于碳鋼以及碳錳鋼,若某一工藝評定母材所規(guī)定的最小抗拉強度為Rm,則該工藝評定對于抗拉強度在Rm與Rm-60MPa之間所有的牌號都是有效的。

        (2)Q/CNPE母材分類

        Q/CNPE規(guī)定對化學(xué)成分相似、力學(xué)性能相同的材料是有效的。評定的母材最小抗拉強度為Rm,則最小抗拉強度在(Rm-60)MPa與Rm之間的碳鋼時可以等效的。

        兩個標(biāo)準(zhǔn)對焊接工藝評定母材分類方式一致,并遵循同一個原則“材料化學(xué)成分相近,力學(xué)性能相當(dāng)”。兩個標(biāo)準(zhǔn)均對碳鋼焊接工藝評定力學(xué)性能適用范圍上規(guī)定了抗拉強度的下限值,拓寬了碳鋼及碳錳鋼焊接工藝評定母材適用范圍。

        (3)工程應(yīng)用實況

        電氣貫穿件中碳鋼類的焊接主要為筒體(HD245)與法蘭(20HD)的焊接,具體化學(xué)成分、力學(xué)性能,見表1、表2。綜合分析HD245與20HD主要化學(xué)成分相近,最低抗拉強度相等,屬于等效材料。

        2.2 不銹鋼對接焊

        (1)RCC-M母材分類

        S3300規(guī)定化學(xué)成分相似的材料,焊接工藝評定有效。特別對硼、鈮含量超過最大值,焊接工藝評定無效;氮含量超過最大值的0.080%,焊接工藝評定無效。

        (2)Q/CNPE母材分類

        Q/CNPE規(guī)定在所有情況下,從焊接性的角度考慮,對規(guī)定化學(xué)成分相似的材料有效。特別硼、鈮、氮的含量任一個超過規(guī)定的最大值,則評定無效。

        母材化學(xué)成分中氮元素是關(guān)鍵性差異,RCC-M不允許氮含量超過最大值的0.080%,Q/CNPE則不允許氮含量超過最大值,Q/CNPE對氮含量技術(shù)更加嚴(yán)格。

        (3)工程應(yīng)用實況

        為了避免對工程的影響,人員氣閘門電氣貫穿件筒體(0Cr18Ni9)與端板(0Cr18Ni9)評定采用與產(chǎn)品同批次材料進行焊接工藝評定。

        2.3 碳鋼與不銹鋼對接焊

        (1)RCC-M母材分類

        碳鋼與不銹鋼對接焊參照異種金屬對接焊,母材應(yīng)分別遵循碳鋼與不銹鋼的分類和適用范圍要求。

        (2)Q/CNPE母材分類

        Q/CNPE中異種鋼焊接工藝評定未對母材作具體描述,但引用的標(biāo)準(zhǔn)有碳鋼和不銹鋼的焊評標(biāo)準(zhǔn),母材遵循引用標(biāo)準(zhǔn)要求。

        (3)工程應(yīng)用實況

        中/低壓電氣貫穿件筒體(HD245)與端板(0Cr18Ni9)焊接工藝評定選用與產(chǎn)品相同的材料進行評定,避免產(chǎn)生異議。

        3 厚度與直徑覆蓋范圍

        低壓電氣貫穿件外徑為φ273mm,厚度為δ9mm;中壓電氣貫穿件外徑為φ508mm,厚度為δ11mm;人員氣閘門外徑為φ170mm,厚度為δ5mm。RCC-M與Q/CNPE對焊接工藝評定母材厚度覆蓋范圍和直徑覆蓋范圍相同,具體見RCC-M S3213和Q/CNPE4.2.3.1中的規(guī)定。

        兩個標(biāo)準(zhǔn)對焊評的影響:

        綜合RCC-M與Q/CNPE在焊接工藝評定厚度、直徑覆蓋范圍上均一致,結(jié)果等效。

        4 試件類型

        4.1 RCC-M母材型式

        RCCMS3213、S3313對母材形狀和尺寸等效型式給出了具體規(guī)定。除此之外,還規(guī)定了管材的焊接工藝評定適用板材的焊接,前提是需在板材的焊接中對各個焊接位置進行完整的試驗。

        4.2 Q/CNPE母材型式

        Q/CNPE焊評母材形狀和尺寸要求符合RCC-M的規(guī)定。同時,板材的焊評對同樣位置外徑≥460mm的管焊接有效,且對在有效厚度范圍內(nèi)的角焊縫是有效。

        低/中壓電氣貫穿件焊接主要是管對接及角接型式,人員氣閘門主要是管對接型式。從上述可分析, Q/CNPE板材對于管外徑≥460mm相同位置焊接等效,而RCC-M對管外徑≥51mm水平轉(zhuǎn)動焊等效;實際項目中低/中壓電氣貫穿件均采用1:1管徑尺寸焊接工藝評定,此規(guī)定未對評定產(chǎn)生影響;人員氣閘門焊接工藝評定采用板對接的形式,在Q/CNPE標(biāo)準(zhǔn)中處于失效狀態(tài),在工程中須按照Q/CNPE采用管水平軸轉(zhuǎn)動焊的方式進行單獨焊接工藝評定工作。endprint

        5 破壞性試驗

        RCC-M拉伸、彎曲、沖擊試驗執(zhí)行1989版國標(biāo)試驗標(biāo)準(zhǔn),Q/CNPE要求按最新版國標(biāo)進行試驗,同時增加引用微觀金相檢驗標(biāo)準(zhǔn)GB13298。按RCC-M焊評時,貫穿件作為單獨設(shè)備進行焊接工藝評定;按Q/CNPE焊評時,電氣貫穿件按管道焊縫進行焊接工藝評定,拉伸、彎曲試樣尺寸與RCC-M試樣尺寸有明顯差異,要求試樣下表面需與內(nèi)徑相切,上表面與下表面平行。

        5.1 拉伸試驗

        拉伸試樣寬度尺寸在新舊版本尺寸不同。低/中壓電氣貫穿件的外徑尺寸分別為φ273mm和φ508mm,按GB/T2651制取試樣平行寬度需從20mm增加為25mm,按Q/CNPE管道焊縫的要求,平行寬度分別為23mm和35mm。

        5.2 彎曲試驗

        彎曲試樣尺寸在新舊版標(biāo)準(zhǔn)中差異較大。低/中壓電氣貫穿件的外徑尺寸分別為φ273mm和φ508mm,D>25S,按GB/T2653制取試樣寬度按最小20mm,按Q/CNPE管道焊縫的要求,試樣寬度分別為23mm和35mm。GB/T2653兩個版本的試驗方法均為圓形壓頭彎曲和輥筒彎曲。2008版特別強調(diào)輥筒彎曲適用于鋁合金和異種金屬。電氣貫穿件筒體與端板焊接為異種鋼焊接,筒體與端板彎曲試驗須采用輥筒彎曲的方法進行。

        5.3 沖擊試驗

        RCC-M和Q/CNPE對沖擊試驗要求一致,試樣尺寸規(guī)格等均相同。

        5.4 金相檢驗

        RCC-M和Q/CNPE均要求對焊縫橫截面進行宏觀(×10)和微觀(×200)金相檢驗,均引用了宏觀金相檢驗標(biāo)準(zhǔn)GB/T226,Q/CNPE.J103.40-4.2明確微觀金相檢驗按GB/T13298進行,RCC-M中未對微觀金相檢驗過程作具體試驗標(biāo)準(zhǔn)要求。

        6 結(jié)束語

        綜合對比分析Q/CNPE與RCC-M2000版焊接工藝評定技術(shù)要求,在不同工程項目中,不同業(yè)主均對相應(yīng)的焊接工藝評定技術(shù)要求進行了適應(yīng)性調(diào)整,特別是在母材型式、拉伸及彎曲試樣尺寸等差異性較大,為了尊重和滿足不同業(yè)主的技術(shù)要求,分別按照兩部標(biāo)準(zhǔn)進行工藝評定工作。

        參考文獻:

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        [4]胡忠權(quán),等.異種鋼焊接工藝評定[Z].2009-10-04.

        [5]李奇,成海濤,晏如,等.核電站用無縫鋼管 第1部分:碳素鋼無縫鋼管[Z].2010-06-01.

        [6]祝利國.淺析核電廠電氣貫穿件的裝配工藝[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013(13):16-17.endprint

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