王博 李偉剛 馬尚國 李嚴

中核工程咨詢有限公司 北京 100000

1 概述

某電站二期工程大部分系統(tǒng)采用不銹鋼管道，工程量非常大，施工質(zhì)量要求高。與國內(nèi)其它電站不銹鋼管道焊接不同，不銹鋼管道焊口較多采用“T型”坡口，大大提高了生產(chǎn)效率，又由于不銹鋼管道具有電阻率大、線膨脹系數(shù)大、低的熱導(dǎo)率等特點，造成焊接工藝比較復(fù)雜，質(zhì)量控制難度較大，所以焊接質(zhì)量控制重點在于確保不銹鋼管道焊接質(zhì)量處于可控狀態(tài)。

采用的不銹鋼管主要有俄供不銹鋼管08X18H10T和中供不銹鋼管321（包括TP321、WP321、F321），均屬于低碳級（0．03%＜質(zhì)量分數(shù)WC≤0．08%）奧氏體不銹鋼。奧氏體不銹鋼在常溫下具有良好的力學(xué)性能和焊接性，內(nèi)部顯微組織為奧氏體的組織結(jié)構(gòu)或奧氏體+少量鐵素體的組織結(jié)構(gòu)，在氧化性環(huán)境中具有優(yōu)良的耐腐蝕性和良好的耐熱性，焊態(tài)下奧氏體不銹鋼接頭有良好的韌性和塑性[1]。

2 焊接工藝方法選擇

不銹鋼管道焊接主要采用TIG或TIG+SMAW的焊接方式，壁厚δ≤6mm時，采用TIG，壁厚＞6mm時，采用TIG+SMAW的方法，TIG焊接可以代替TIG+SMAW焊接。

因本文所述為大厚壁不銹鋼管道焊接，故選用鎢極氬弧焊進行打底、焊條電弧焊填充、蓋面的工藝進行焊接施工，即TIG+SMAW焊接法。在保證焊接質(zhì)量的同時，保證了生產(chǎn)效率[2]。

3 先決條件檢查

先決條件檢查從人、機、料、法、環(huán)五方面進行。

（1）檢查焊工、無損檢驗人員等是否按照相應(yīng)標準考核合格并取得相應(yīng)的資格；

（2）檢查焊接設(shè)備及儀表等是否進行標定，且在標定的有效期內(nèi)；

（3）檢查管道、焊材是否已經(jīng)驗收合格，焊接用氬氣等是否滿足相關(guān)標準的要求；

（4）檢查所使用的焊接工藝評定是否通過編、審、批，是否已制作相應(yīng)的焊接工藝單；

（5）檢查焊接環(huán)境是否滿足焊接需求等。

4 焊接控制

4.1 母材準備

（1）在組對前，所有部件要有標識且與施工圖紙相符；

（2）對于厚度不同的兩個部件的對接接頭坡口，應(yīng)加工成平穩(wěn)均勻過度的斜面；

（3）組隊前必須清理坡口相鄰兩邊至少20mm內(nèi)的銹跡、油跡，破口尺寸、表面質(zhì)量和形狀應(yīng)符合圖紙要求。

4.2 母材的組裝、組對

（1）在進行管道組對時，可以使用管卡進行組裝，但應(yīng)保證徑向間隙分布均勻，軸向間隙應(yīng)滿足≤0．3mm的基本要求。

（2）在進行壁厚＞6mm管道組對時，允許使用點固塊進行臨時固定，點固塊的材質(zhì)應(yīng)為不銹鋼，固定位置離坡口處的距離應(yīng)至少為60mm。在去除臨時性工藝固定時，需使用機械加工的方式去除定位焊縫金屬，應(yīng)對定位焊縫做適當?shù)男弈ァＧ宄R時性工藝后，應(yīng)對定位焊縫部位進行液體滲透，確保定位焊部位無裂紋等缺陷。

（3）管道組對時，點焊焊縫應(yīng)由具有正式焊縫資格的焊工進行施焊，點焊時使用的工藝應(yīng)與正式焊縫工藝相同。焊縫厚度為4-12mm時，單個焊點長度為10-20mm，焊縫焊點厚度為3-6mm，焊點的間距為50-100mm，焊點應(yīng)該沿圓周分布均勻；焊縫厚度為＞12mm時，單個焊點長度為15-30mm，焊點焊縫厚度＞6mm，點焊的間距為100-300mm，焊點應(yīng)該沿圓周分布均勻。

（4）點焊完成后，焊工需對點焊焊縫進行自檢，檢查點焊焊縫是否存在氣孔、縮孔、裂紋等缺陷，若發(fā)現(xiàn)缺陷，應(yīng)立即處理。

4.3 背部充氬保護方式

電站不銹鋼管道焊縫對焊縫的背部質(zhì)量要求非常嚴格，若背部不進行保護或保護不到位，焊縫根部熔敷金屬在高溫情況下極易被氧化，導(dǎo)致合金元素的燒損，會造成接頭成形不良，力學(xué)性能不合格，影響焊縫的整體性能。為了確保不銹鋼管道焊縫背部焊接質(zhì)量，手工鎢極氬弧焊打底焊道的最初兩層焊縫（包括氬-電聯(lián)合焊接時打底焊縫）需進行背部充氬保護。

4.4 焊接過程控制

（1）焊接環(huán)境。奧氏體不銹鋼焊接時對環(huán)境有較高的要求，現(xiàn)場環(huán)境無法滿足焊接要求時，需要采取有效的防護措施以滿足施焊條件，否則禁止進行施焊。焊接區(qū)域溫度需大于-5℃，環(huán)境溫度過低，會導(dǎo)致焊縫快速冷卻，導(dǎo)致裂紋等缺陷；焊接環(huán)境濕度小于90%，TIG焊時風(fēng)速小于2m/s，SMAW焊是風(fēng)速小于8m/s，風(fēng)速、濕度過大，會導(dǎo)致氣孔等缺陷的產(chǎn)生。

（2）焊接注意事項[3]。

①厚壁不銹鋼管道焊接采用TIG+SMAW方法，焊接接頭等級應(yīng)滿足相應(yīng)程序，應(yīng)嚴格按照選用的焊接數(shù)據(jù)包進行焊接。

②在SMAW時，需要在母材坡口旁加蓋防火布，防止管道母材被飛濺損傷。

③為了控制焊接變形，確保不銹鋼管道焊接質(zhì)量，應(yīng)合理安排焊接順序，焊縫的起弧處和收弧處不得重疊。

④焊接時應(yīng)盡量采用低的熱輸入、窄焊道、短電弧的焊接方法，嚴格控制層間溫度低于100℃。

⑤每一道焊縫焊接過程中因各種因素導(dǎo)致焊接中斷，均需對焊渣、氣孔、飛濺等影響后續(xù)焊接的缺陷進行清除，缺陷處理后應(yīng)保證平穩(wěn)過渡。

4.5 焊縫外觀檢查

厚壁不銹鋼管道焊接完成后只需采用機械打磨清楚焊縫表面缺陷，但應(yīng)保持焊縫原始狀態(tài)，焊縫的寬度、余高應(yīng)滿足相應(yīng)程序要求。使用相應(yīng)無損檢測標準對焊縫進行檢查。

5 結(jié)語

電站奧氏體不銹鋼管道工程較大，導(dǎo)致勞動強度大，且施焊環(huán)境較差，管道焊接質(zhì)量要高，焊接過程對焊工技能要求較高，另不銹鋼具有熱導(dǎo)率小、線脹系數(shù)大、電阻率大的特點，現(xiàn)場質(zhì)控過程中從人、機、料、法、環(huán)五個方面進行質(zhì)量把控，電站不銹鋼管道焊接具有良好的合格率，特別是厚壁不銹鋼管道，焊接射線檢驗一次合格率接近100%。