,,,,

(1.中核二三秦山機(jī)械廠，浙江 海鹽 314300;2.晉能清潔能源科技股份公司，山西 晉中 030600;3.西安理工大學(xué)，陜西 西安 710048)

核電的特征是運(yùn)行平穩(wěn)，持續(xù)提供綠色環(huán)保的高效電能。在選址、環(huán)境評(píng)價(jià)、社會(huì)公眾影響評(píng)價(jià)后，核電建設(shè)進(jìn)入設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、第三方監(jiān)理、建筑安裝、調(diào)試、試運(yùn)行和運(yùn)維管理階段。依據(jù)英國(guó)能源技術(shù)研究所《核能成本驅(qū)動(dòng)因素》的數(shù)據(jù)，直接成本占投資總成本的33%。相對(duì)于火電、化工項(xiàng)目而言，核電建設(shè)周期長(zhǎng)很多，如秦山一期，1983年6月1日破土動(dòng)工，1991年12月15日零時(shí)15分首次并網(wǎng)發(fā)電，歷經(jīng)8年；秦山二期，1996年6月2日第一罐混凝土澆筑，1號(hào)機(jī)組，2002年2月并網(wǎng)發(fā)電，歷時(shí)7年；秦山核電廠一期擴(kuò)建項(xiàng)目——方家山核電工程，2008年12月26日正式開(kāi)工建設(shè)，2014年11月04日方家山核電工程1號(hào)機(jī)組成功并網(wǎng)發(fā)電，歷時(shí)5年。

核電建設(shè)運(yùn)用成熟穩(wěn)定的技術(shù)，且經(jīng)質(zhì)保監(jiān)督多次論證可行性，才被允許實(shí)施。安裝技術(shù)借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)在于預(yù)制，預(yù)制技術(shù)源于設(shè)備制造。秦山二期裝備國(guó)產(chǎn)化率55%，二期擴(kuò)建77%，方家山國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到80%以上。設(shè)備是成品，利于運(yùn)輸與貯存。而核級(jí)管道，初始狀態(tài)是原材料管材、管件、閥門(mén)，預(yù)制的成品管段運(yùn)輸、保管、貯存成本較高，常就近建廠預(yù)制，分類(lèi)預(yù)制，結(jié)合土建工程進(jìn)度、圖紙與建筑的符合性，以期達(dá)到較高的核電廠整體預(yù)制率95%。

1 預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)體系

ASME標(biāo)準(zhǔn)第Ⅱ卷引用ASTM(American Society of Testing Materials)標(biāo)準(zhǔn)，ASME標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)圖1)由11卷組成。與核電建設(shè)相關(guān)的卷冊(cè)是第Ⅱ卷材料A、C、D冊(cè)，第Ⅲ卷核動(dòng)力裝置設(shè)備第1冊(cè)NB、NC、ND、NE、NF、NH分冊(cè)，第Ⅴ卷無(wú)損探傷，第Ⅸ卷焊接和釬焊評(píng)定，參照標(biāo)準(zhǔn)ASME Ⅷ。

圖1 ASME管段預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)體系Fig.1 The standard system for ASME pipe segment prefabrication

從國(guó)外進(jìn)口的材料，在按照ASME標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收的基礎(chǔ)上，還需要滿(mǎn)足我國(guó)HAF系列標(biāo)準(zhǔn)的要求，即性能指標(biāo)不低于國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在秦山一期管道預(yù)制期間，從國(guó)外進(jìn)口的優(yōu)質(zhì)鋼材對(duì)我國(guó)金屬材料行業(yè)的發(fā)展具有重要意義，優(yōu)質(zhì)低碳鋼、低合金鋼、不銹鋼得以廣泛應(yīng)用，壓力容器落錘試驗(yàn)等沖擊韌性指標(biāo)獲得認(rèn)可。

2 設(shè)計(jì)規(guī)范和圖紙會(huì)審

設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范文件是管道預(yù)制的上游文件，由監(jiān)理組織建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、設(shè)備供應(yīng)商、建筑施工單位、安裝施工單位審核答疑。管道預(yù)制廠組織內(nèi)部審核技術(shù)規(guī)范、圖紙，審核的依據(jù)文件是系列標(biāo)準(zhǔn)。

預(yù)制廠基礎(chǔ)審核要點(diǎn)如下：

1)技術(shù)文件中技術(shù)指標(biāo)值的可行性，如水壓試驗(yàn)ASMEB16.5規(guī)定1.5倍、1.25倍；設(shè)備與管道水壓試驗(yàn)壓力不同，系統(tǒng)水壓試驗(yàn)的措施；奧氏體不銹鋼超聲波檢測(cè)；晶粒度分級(jí)測(cè)量方法；管道與設(shè)備接口的水壓試驗(yàn)替代檢測(cè)方法。水壓試驗(yàn)與氣壓試驗(yàn)的選擇。

2)管道與設(shè)備、閥門(mén)的連接方式；焊接連接、法蘭連接，管徑大小，材質(zhì)。

3)系統(tǒng)圖的邏輯關(guān)系。

4)管道圖標(biāo)高確定，復(fù)核設(shè)備接口標(biāo)高、儀表管取樣點(diǎn)標(biāo)高。

5)計(jì)算管道長(zhǎng)度與標(biāo)高距離的符合性。

6)根據(jù)管道標(biāo)高值，計(jì)算管道敷設(shè)的傾斜度1‰。

7)根據(jù)管道標(biāo)高值、土建房間尺寸，確定焊接困難位置及解決方案。

8)確定管道、支架材質(zhì)、規(guī)格，確定業(yè)主調(diào)撥和自購(gòu)的可行性。

9)根據(jù)管道、支架的材質(zhì)、規(guī)格，確定焊接材料的型號(hào)規(guī)格，及采購(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)。

10)管材與管件標(biāo)準(zhǔn)尺寸核算。

預(yù)制廠基礎(chǔ)審核成果如下：

1)管道預(yù)制圖設(shè)計(jì)，包括自動(dòng)焊接預(yù)制圖和二次預(yù)制手工焊接預(yù)制圖；

2)儀表小管現(xiàn)場(chǎng)布置圖設(shè)計(jì)；

3)管道及支架的預(yù)制方案及監(jiān)督檢查見(jiàn)證要點(diǎn)；

4)管道預(yù)制焊接施工方案；

5)非標(biāo)制作與材料代用的可行性。

3 預(yù)制廠房布置

核電廠選址距10 萬(wàn)人口以上的城鎮(zhèn)發(fā)展邊界應(yīng)不小于10 km[1]，預(yù)制廠選擇在核電廠上風(fēng)方向，不超過(guò)10 km，靠近核電應(yīng)急主干道。

預(yù)制車(chē)間布置的總體要求是不同類(lèi)別管道預(yù)制有獨(dú)立足夠的操作空間，相互之間協(xié)作便捷，檢查見(jiàn)證可達(dá)性好，見(jiàn)圖2。

圖2 預(yù)制廠房布置Fig.2 Layout of the prefabrication building

不銹鋼管道和碳鋼管道預(yù)制車(chē)間相互隔離，避免不銹鋼產(chǎn)生碳擴(kuò)散污染，車(chē)間內(nèi)有二級(jí)庫(kù)房，臨近原材料和成品管段堆場(chǎng)，配套有噴砂防腐車(chē)間、焊接工藝研發(fā)中心和職工培訓(xùn)中心、計(jì)量室。

4 質(zhì)量計(jì)劃管理

ASME的檢驗(yàn)計(jì)劃，即質(zhì)量計(jì)劃是核電建設(shè)的新文件，與傳統(tǒng)的工藝流轉(zhuǎn)單相比，缺少了工序具體要求，減少了一物一工序一單的繁雜流程，將工序集成在一份文件中，且以技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范、工作程序的形式代替具體工藝要求，增加外部人員監(jiān)督檢查見(jiàn)證簽字欄。

質(zhì)量計(jì)劃是預(yù)制工作的紐帶，是操作人員、試驗(yàn)檢測(cè)人員、質(zhì)量檢查見(jiàn)證人員對(duì)工作質(zhì)量認(rèn)可的文字依據(jù)。管道預(yù)制工作利用好質(zhì)量計(jì)劃，工作流程順暢，檢查見(jiàn)證及時(shí)，實(shí)體工作與文檔資料同步，做到工完料凈場(chǎng)地清。

管道預(yù)制以主質(zhì)量計(jì)劃為依據(jù)，按系統(tǒng)編制質(zhì)量計(jì)劃，按廠房房間內(nèi)管段分成檢驗(yàn)批。

焊接專(zhuān)業(yè)根據(jù)主質(zhì)量計(jì)劃，按系統(tǒng)編制分質(zhì)量計(jì)劃，按系統(tǒng)將管段焊縫按同焊接工藝、同焊工、同比例的三同原則和時(shí)間段形成檢驗(yàn)批。

管道支架按圖紙統(tǒng)計(jì)型號(hào)，分類(lèi)制作，分批檢驗(yàn)。

質(zhì)量計(jì)劃的基本內(nèi)容有先決條件、預(yù)制焊接及檢驗(yàn)工序、質(zhì)量計(jì)劃關(guān)閉。質(zhì)量計(jì)劃?rùn)谀吭O(shè)置有班組操作人員、預(yù)制廠之間人員、駐廠監(jiān)理人員、業(yè)主代表簽字欄，必要時(shí)可增加預(yù)制車(chē)間質(zhì)檢員欄目。質(zhì)保監(jiān)督人員對(duì)質(zhì)量計(jì)劃實(shí)施過(guò)程中的偏差，及重點(diǎn)工序、關(guān)鍵工藝、核級(jí)部件的預(yù)制焊接實(shí)施有計(jì)劃的監(jiān)督。

5 管道預(yù)制材料管理

預(yù)制材料費(fèi)用占總費(fèi)用的70%以上。預(yù)制材料包括不銹鋼管道、碳鋼/低合金鋼管道、管件、焊接材料、鋼板、型材、法蘭、五金閥門(mén)、油漆等工程材料，依據(jù)物項(xiàng)貯存條件管理，且ASME材料的質(zhì)量證明文件必須有ASME或ASTM標(biāo)志、逐根水壓試驗(yàn)結(jié)果。

管道、鋼板、型材、焊接材料按規(guī)定實(shí)施入場(chǎng)檢驗(yàn)，化學(xué)成分、物理性能(包括沖擊韌性)指標(biāo)不低于ASME標(biāo)準(zhǔn)或相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，奧氏體不銹鋼應(yīng)檢驗(yàn)鐵素體含量。

不銹鋼和碳鋼管件、五金閥門(mén)、法蘭采用不同庫(kù)房存放；材料堆場(chǎng)的管道、鋼板、型材上有遮蓋，下有道木墊高，且不銹鋼和碳鋼分區(qū)域存放；焊材一二級(jí)庫(kù)房恒溫恒濕，焊材烘干房禁止人員隨意走動(dòng)；油漆建立危險(xiǎn)品庫(kù)房，通風(fēng)防曬。

管道、管件、閥門(mén)兩端采用端蓋封堵，保證內(nèi)部清潔。

氬氣、氧氣、乙炔，以及二氧化碳?xì)怏w設(shè)置在較偏位置的氣體倉(cāng)庫(kù)；角向磨光機(jī)等施工用工具、周轉(zhuǎn)材料等的管理按工程材料管理模式慣例，驗(yàn)收入庫(kù)，登記入賬，出入庫(kù)一物一單，賬務(wù)兩清，月報(bào)年報(bào)賬物兩平衡。

6 管道支架預(yù)制

管道支架質(zhì)量對(duì)管道系統(tǒng)的抗腐蝕性能、抗震性能有著較為密切的聯(lián)系。按照管道支架樣本圖紙批量制作、檢驗(yàn)，噴砂防腐后編號(hào)，入庫(kù)貯存待交貨。

支架材質(zhì)是碳鋼，貯存期間避免生銹。不銹鋼管道和支架之間的不銹鋼隔離墊鐵，采用異種鋼焊接工藝，避免支架型材污染不銹鋼工藝管道，且墊鐵和型材邊緣的距離能滿(mǎn)足焊接尺寸要求。

防止管道膨脹位移的框架型支吊架，接觸管道下側(cè)的墊鐵，左右兩側(cè)靠近建筑墻面一側(cè)的兩塊墊鐵在預(yù)制廠完成，另外兩側(cè)在管段安裝現(xiàn)場(chǎng)完成。

吊架和墻面連接端，長(zhǎng)度留有一定余量，用于現(xiàn)場(chǎng)裝配尺寸調(diào)整。

7 碳鋼管道預(yù)制

核級(jí)不銹鋼標(biāo)識(shí)元素是低C、S、P百分比含量和清晰的晶界。

管道材料來(lái)自業(yè)主調(diào)撥，數(shù)量受限，采用機(jī)械方法切割，加工坡口，以節(jié)省原材料。

組對(duì)前，按質(zhì)量計(jì)劃先決條件檢查預(yù)制圖紙、焊接工藝指導(dǎo)書(shū)、管道材料質(zhì)量證明文件、焊材管理，以及規(guī)格尺寸。

管道下料的尺寸計(jì)算要精確，將加工余量、現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)加工調(diào)整量、焊接收縮量考慮在內(nèi)，確保成品管段尺寸符合加工圖紙要求。

碳鋼管道組對(duì)臺(tái)架穩(wěn)固，與待組對(duì)焊接的管道接觸良好，可用作電焊機(jī)接地夾的連接。待焊部件軸線(xiàn)對(duì)中偏差不超過(guò)1/16 in。組對(duì)點(diǎn)焊采用對(duì)稱(chēng)四點(diǎn)定位焊，長(zhǎng)度不少于10 mm，厚度不低于3 mm。在正式焊接前定位焊磨除，減少接頭焊，提高整體焊接質(zhì)量。焊接完成后打磨焊縫表面紋路打磨，與母材圓滑過(guò)渡。

低合金鋼焊前預(yù)熱、層間保溫、過(guò)程消氫熱處理、焊后熱處理采用電控?zé)崽幚硌b備。焊前預(yù)熱受限使用火焰加熱，避免加熱不勻，導(dǎo)致金相組織各異，硬度不一，在焊接或冷卻過(guò)程中產(chǎn)生微裂紋。依據(jù)技術(shù)文件有熱處理要求的焊縫，無(wú)損檢測(cè)在焊接/熱處理完成后24 h或48 h實(shí)施。

預(yù)制管段噴砂后，將管段兩端封堵，端口、焊縫及兩側(cè)20 mm范圍內(nèi)采用粘膠帶封閉，然后防腐處理。

支管焊接接頭僅用于非承壓焊縫，且采用全焊透坡口型式(見(jiàn)圖3)。

圖3 支管全焊透焊縫Fig.3 Full penetration welding of branch pipe

8 不銹鋼管道預(yù)制

核級(jí)不銹鋼標(biāo)識(shí)元素是Co[2]、B和δ鐵素體含量。

不銹鋼與碳鋼的區(qū)別是對(duì)清潔度要求較高，不銹鋼硬度低，且需防止被鐵素體材料接觸形成滲碳污染，可采取不銹鋼鋼搬運(yùn)、支墊、切割、打磨和焊縫檢驗(yàn)尺等專(zhuān)用措施，以及隔離碳鋼打磨產(chǎn)生的粉塵、浮銹。管道內(nèi)部采用不起毛的白布擦拭和丙酮，保證內(nèi)部清潔度。

不銹鋼管道組對(duì)支架，采用碳鋼支架上加裝不銹鋼薄板隔離層。不銹鋼管道焊接采用全氬、氬電聯(lián)合焊接工藝，內(nèi)部充氬保護(hù)，采用測(cè)氧儀檢測(cè)氬氣排氣孔，氧濃度在1%范圍內(nèi)即可施焊。根據(jù)焊接工藝指導(dǎo)書(shū)選擇偏小規(guī)范焊接。焊接完成后焊縫表面紋路打磨清理，與母材圓滑過(guò)渡，焊縫表面至少與母材表面齊平。不銹鋼晶粒較粗大，超聲波檢測(cè)幻象波與缺陷波形的波形混淆，難以區(qū)分。采用每三層實(shí)施一次液體滲透檢測(cè)的方式，達(dá)到厚壁管道焊接等同超聲波過(guò)程檢測(cè)的效果。

不銹鋼彎管預(yù)制的彎曲半徑不小于管徑的3倍，壁厚減薄≤80%t(t——管道公稱(chēng)壁厚)。

預(yù)制完成的管段，外部采用防碰撞隔離物，保管在倉(cāng)庫(kù)或?qū)Ｓ枚褕?chǎng)內(nèi)。

9 閥門(mén)水壓試驗(yàn)

管道系統(tǒng)的分流功能由三通等管件實(shí)現(xiàn)，截流或節(jié)流功能由閥門(mén)實(shí)現(xiàn)。在運(yùn)維過(guò)程中，管段的維護(hù)，以閥門(mén)為界，阻斷介質(zhì)流動(dòng)。若閥門(mén)內(nèi)漏，則需要采用液氮冰封閥門(mén)兩側(cè)，抽芯解體維修閥門(mén)。

閥門(mén)安裝前，需要實(shí)施水壓試驗(yàn)檢驗(yàn)閥體、閥芯的密封性。閥體水壓試驗(yàn)在部分開(kāi)啟狀態(tài)下實(shí)施；閥體水壓試驗(yàn)后，完成閥門(mén)關(guān)閉水壓試驗(yàn)，不小于閥門(mén)在38 ℃下額定壓力值的 110%；保壓時(shí)間至少1 min。

水壓試驗(yàn)系統(tǒng)由試驗(yàn)臺(tái)架、試壓泵、連接管道，密封裝置組成。

10 儲(chǔ)罐預(yù)制

核電廠內(nèi)儲(chǔ)罐有去離子水儲(chǔ)罐、廢液儲(chǔ)罐。預(yù)制廠按照排版圖下料、開(kāi)坡口、卷制、噴砂防腐后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)。依據(jù)圖樣在鋼板上劃線(xiàn)，采用氣割方式下大樣，機(jī)械方式加工坡口。外表面油漆距離坡口邊緣100 mm。

罐的預(yù)制有四部分。1)罐頂預(yù)制。罐頂預(yù)制件呈扇形，相互間搭接;2)罐體預(yù)制。按罐直徑卷板成弧形，預(yù)制件左右兩側(cè)、下方有坡口，上方平直或≤5°;3)罐底預(yù)制。底部焊接采用帶墊板，預(yù)制件不加工坡口;4)附件預(yù)制。包括法蘭、接管、加強(qiáng)板等。

11 電儀管道預(yù)制

11.1 儀表

電流表、電壓表、傳感器、放大器、指示器和限位開(kāi)關(guān)等電儀類(lèi)儀表，溫度計(jì)、壓力表、液位計(jì)、文丘里管等管道內(nèi)儀表，氣體探測(cè)器等核輻射儀表，振動(dòng)、位移測(cè)量的機(jī)械式儀表，需實(shí)施安裝前檢定，可整體劃為兩類(lèi)在線(xiàn)儀表和就地儀表。

11.2 儀表管

儀表管[3]預(yù)制有儀表管取樣管嘴與工藝管道的焊接、儀表管與閥門(mén)/管件/儀表接頭的焊接、儀表管膨脹彎預(yù)制、儀表管線(xiàn)路彎制和儀表管減震彈簧圈卷制。

管道上在線(xiàn)儀表的取樣管嘴分為現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)孔后焊接和預(yù)制廠預(yù)制，其材質(zhì)與母管相同。取樣管后的截止閥的設(shè)計(jì)壓力和溫度與母管或容器的相同，施工現(xiàn)場(chǎng)工藝管道系統(tǒng)與儀表管水壓的分界線(xiàn)。在現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)孔，管道就位后取樣孔位置較好確定。然而，管道內(nèi)部清潔度存在一定困難，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的管工精心操作，把好清潔度關(guān)口。在預(yù)制廠，管道開(kāi)孔后內(nèi)部可以清潔、檢查，確保清潔度。

11.3 電纜配管

國(guó)標(biāo)YB/T 5305中的線(xiàn)纜套管的鍍鋅層難以滿(mǎn)足核電廠40～60年壽期要求，一般采用熱浸鋅管代用。

電纜配管預(yù)制主要工作量是彎管和端口螺紋加工與保護(hù)。電纜管彎曲半徑不超過(guò)線(xiàn)纜轉(zhuǎn)彎半徑的最低要求(10～30倍電纜直徑)，彎曲內(nèi)側(cè)無(wú)皺褶，且經(jīng)電纜彎管工藝評(píng)定合格。

12 管道自動(dòng)焊接

核電廠管道布局緊湊，為提高整體抗震性能，管道離墻壁樓板比較近，手工焊接尚有少量的困難位置焊口，如房間內(nèi)墻角拐角處的焊縫，三面墻體，缺少站位空間，只能在管段預(yù)制圖中，合理設(shè)計(jì)避開(kāi)困難位置。

核電焊接手工焊為主。為確保焊接質(zhì)量，核電焊接工人從事大量的培訓(xùn)工作，且從支架焊接、碳鋼儀表管氬弧焊接、碳鋼管道焊接、不銹鋼儀表管焊接、不銹鋼管道焊接逐步考核培養(yǎng)。手工焊接質(zhì)量穩(wěn)定可靠，成型美觀，且靈活機(jī)動(dòng)，適宜核電現(xiàn)場(chǎng)狹小空間作業(yè)。

核電管道預(yù)制量較大，管段保守預(yù)制率在55%以上。在批量作業(yè)方面，自動(dòng)焊有較大優(yōu)勢(shì)。

碳鋼管道自動(dòng)焊接工序是管道切割下料、坡口加工，傳輸至管件定位、對(duì)稱(chēng)點(diǎn)焊組對(duì)、自動(dòng)焊接及熱處理(若有)，以及相應(yīng)的無(wú)損檢測(cè)后或二次預(yù)制或運(yùn)輸至噴砂防腐車(chē)間，防腐完成后運(yùn)輸至碳鋼管段堆場(chǎng)或施工現(xiàn)場(chǎng)。

不銹鋼管道自動(dòng)焊接工藝是不銹鋼管道切割下料、坡口加工，傳輸至管件定位、內(nèi)部充氬、對(duì)稱(chēng)點(diǎn)焊組對(duì)、自動(dòng)焊接，無(wú)損檢測(cè)完成，密封管段后或二次預(yù)制或倒運(yùn)到不銹鋼預(yù)制管段堆場(chǎng)或運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。

管道自動(dòng)焊接，可采用管道旋轉(zhuǎn)的平焊位置，對(duì)工裝平衡性要求較高，焊接質(zhì)量穩(wěn)定；也可以采用管道固定的全位置，對(duì)焊接工藝質(zhì)量穩(wěn)定性要求較高。

13 主管道預(yù)制

主管道是核電廠壓力邊界之一的核一級(jí)裝備，是管道預(yù)制中唯一需要計(jì)算焊接收縮量的工作任務(wù)。國(guó)內(nèi)首次埋弧焊預(yù)制主管道是中核二三公司原第三工程公司加工廠，帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)主管道制造產(chǎn)業(yè)。

國(guó)內(nèi)CNP300壓水堆首堆核電廠，國(guó)產(chǎn)化二代核電CNP650[4]、新型三代核電“華龍一號(hào)”，以及出口到巴基斯坦的CNP300堆型，主管道采用鑄造不銹鋼管段、管件預(yù)制，由熱段、冷段和過(guò)渡段組成。熱段連接壓力容器和蒸汽發(fā)生器，冷段連接主泵和壓力容器，過(guò)渡段連接蒸汽發(fā)生器和主泵。

主管道預(yù)制難點(diǎn)是熱段與蒸汽發(fā)生器熱端的連接面，傾斜于熱段軸線(xiàn)，要保證焊縫收縮量近10 mm條件下，能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)焊接要求。采用埋弧焊半自動(dòng)焊預(yù)制焊接的難點(diǎn)在于彎頭轉(zhuǎn)動(dòng)的平衡性控制平臺(tái)的制作，重點(diǎn)在于挖眼三通組對(duì)焊接熔敷金屬質(zhì)量控制。

14 焊接工藝研發(fā)

焊接工藝的基本原則是焊接環(huán)境、焊工資格項(xiàng)目、焊接技術(shù)規(guī)范符合ASME第Ⅸ卷。焊接工藝的基本目標(biāo)是熔敷金屬抗拉強(qiáng)度不低于母材的最小抗拉強(qiáng)度，化學(xué)成分與母材主要合金元素的化學(xué)成分相類(lèi)同。核電廠建設(shè)運(yùn)用可再現(xiàn)穩(wěn)定質(zhì)量的工藝，作為高科技建造安裝企業(yè)，必須有現(xiàn)場(chǎng)困難位置焊接的實(shí)操培訓(xùn)、新材料焊接工藝研究、焊接新方法研發(fā)的基本能力。

秦山一期工程，核島廠房環(huán)吊牛腿焊接出現(xiàn)裂紋，曾質(zhì)疑牛腿預(yù)制焊接質(zhì)量，經(jīng)多方調(diào)研、金相檢查，確定根本原因是鋼材層狀撕裂。

秦山一期國(guó)產(chǎn)不銹鋼晶界略微有些雜質(zhì)，焊后易在承受較大壓產(chǎn)生熱裂紋，需采用焊口內(nèi)外壁打磨清理、偏小線(xiàn)能量快速焊，趨向于運(yùn)用焊條的冶金技術(shù)，確保焊接質(zhì)量。相對(duì)于日本進(jìn)口的晶界純凈的奧氏體不銹鋼管件，采用全氬弧焊，質(zhì)量穩(wěn)定可靠。給國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)研發(fā)焊接性能優(yōu)異的晶界潔凈的不銹鋼提供了示例。

馬氏體不銹鋼因焊接冷裂紋，在核電站運(yùn)用較少，僅在預(yù)埋件中應(yīng)用。焊接方法是焊條電弧焊，焊前預(yù)熱、層間溫度控制、焊后熱處理工藝，以確保焊接質(zhì)量。

核電設(shè)備功率較大，抗震性能要求較高，動(dòng)設(shè)備的鑄鐵(ASTM A48)基礎(chǔ)較大，而設(shè)備廠房空間較小，在工藝管道、電氣設(shè)備、風(fēng)管等工藝設(shè)備占據(jù)絕大部分空間后，還需保留運(yùn)維檢修通道。根據(jù)圖紙坐標(biāo)，儀表管碳鋼支架必須安裝在鑄鐵支座上，且焊后不具備熱處理?xiàng)l件。焊接措施是選擇塑性?xún)?yōu)良的焊條，預(yù)熱、層間敲擊熔敷金屬、嚴(yán)格控制層間溫度、焊后即采用保溫棉緩冷措施，且全過(guò)程不允許采用電動(dòng)砂輪打磨清理。焊后24 h、48 h液體滲透檢測(cè)，表面無(wú)裂紋即合格完成。

在秦山一期主管道大厚壁奧氏體不銹鋼焊接工藝研發(fā)過(guò)程中，為確保焊接質(zhì)量，記錄熔敷金屬的發(fā)展變化，考慮采用射線(xiàn)檢測(cè)每一層熔敷金屬的質(zhì)量，后因涉及安裝焊接階段的可行性，在設(shè)計(jì)文件5%、15%、50%、100%厚度階段實(shí)施射線(xiàn)檢測(cè)的基礎(chǔ)上，采用每三層液體滲透代替層間射線(xiàn)檢測(cè)工藝。

15 風(fēng)管預(yù)制

風(fēng)管安裝是在工藝設(shè)備、工藝管道安裝完成后實(shí)施，施工作業(yè)窗口時(shí)間較短。工程前期風(fēng)機(jī)和風(fēng)管閥門(mén)選型配置、風(fēng)管預(yù)制量較大，倉(cāng)儲(chǔ)空間需求大。軸流式風(fēng)機(jī)和閥門(mén)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)平臺(tái)檢驗(yàn)，開(kāi)啟次數(shù)達(dá)標(biāo)，運(yùn)行可靠。

風(fēng)管的板材有不銹鋼薄板、鍍鋅薄板、低碳鋼薄板。1.2 mm以上的低碳鋼板和1.0 mm以上的不銹鋼鋼板采用焊接，其余采用咬口連接。風(fēng)管焊接采用手工CO2氣體保護(hù)焊。法蘭采用鋼板加工后焊接制作，法蘭螺栓孔和風(fēng)機(jī)、閥門(mén)的孔對(duì)應(yīng)。

最后均采用噴砂防腐。

16 預(yù)制物項(xiàng)保管與運(yùn)輸

預(yù)制材料中型材、鋼板、鋼管在堆場(chǎng)碼垛，采用吊裝方式裝卸貨物；儀表、管件、法蘭、五金件等在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)儲(chǔ)存。焊接材料設(shè)置有兩級(jí)庫(kù)房，一級(jí)庫(kù)房?jī)?chǔ)存焊材，二級(jí)庫(kù)房?jī)?chǔ)存1周用量的焊材及烘干發(fā)放。

成品管段在堆場(chǎng)儲(chǔ)存，防碰撞保護(hù)措施和管帽封堵完好，支墊道木相距不超過(guò)1.5 m，采用防雨布覆蓋保護(hù)。堆場(chǎng)分區(qū)編號(hào)，利于成品管段定位。領(lǐng)料申請(qǐng)?zhí)崆?4 h報(bào)送，待發(fā)運(yùn)物項(xiàng)臨時(shí)集中倒運(yùn)到發(fā)運(yùn)區(qū)。

17 交工文件管理

按照質(zhì)保文件永久性記錄和非永久性的規(guī)定，交工文件按照ASME NCA-4134.17-1表式的最低要求[5]：1全壽命期記錄索引、2規(guī)范數(shù)據(jù)報(bào)告、3設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、4設(shè)計(jì)輸出文件、5設(shè)計(jì)報(bào)告、7監(jiān)造技術(shù)條件、8竣工圖紙、9鑒定材料試驗(yàn)報(bào)告、11熱處理記錄、12驗(yàn)收試驗(yàn)報(bào)告、14液壓試驗(yàn)報(bào)告、15無(wú)損檢測(cè)報(bào)告、16返修補(bǔ)焊記錄、17焊接工藝規(guī)程、18建造記錄。核三級(jí)部件僅提供1、2、3、4、8、9、15、16項(xiàng)文件。

非永久性記錄符合ASME NCA-4134.17-2的規(guī)定，預(yù)制單位保存10年。

18 核電建設(shè)低谷期預(yù)制轉(zhuǎn)型

核電廠建設(shè)有周期性，在核電建設(shè)的低谷期，預(yù)制廠有優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)型生產(chǎn)風(fēng)電塔架筒節(jié)，按照核電的管理模式和工序，實(shí)施質(zhì)量計(jì)劃管理，達(dá)到“建設(shè)過(guò)程中在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上，確保不發(fā)生安全環(huán)保事故[6]”安全目標(biāo)，以破解新能源風(fēng)力發(fā)電廠倒塔難題或從根本上避免塔架因素所致風(fēng)電倒塔事故。

存在的問(wèn)題是核電建設(shè)重啟時(shí)質(zhì)保評(píng)審難度增大，常規(guī)做法是擴(kuò)建專(zhuān)用風(fēng)電塔筒車(chē)間，采取人員流動(dòng)、場(chǎng)地中轉(zhuǎn)、車(chē)間固定、設(shè)備專(zhuān)用的策略，平緩過(guò)渡核級(jí)預(yù)制與民用市場(chǎng)競(jìng)標(biāo)制造之間的轉(zhuǎn)型生產(chǎn)，充分利用非核市場(chǎng)保留、培養(yǎng)、鍛煉核電建設(shè)專(zhuān)業(yè)人才和更新?lián)Q代核電建設(shè)裝備。

19 結(jié)束語(yǔ)

預(yù)制廠建設(shè)與核電廠場(chǎng)平同步，合理布局預(yù)制車(chē)間分布，利于工序間配合協(xié)作，促進(jìn)預(yù)制工作達(dá)到事半功倍的效果。碳鋼、低合金鋼管道預(yù)制分開(kāi)，保證成品的清潔度；碳鋼和不銹鋼的自動(dòng)焊生產(chǎn)線(xiàn)車(chē)間臨近碳鋼、不銹鋼預(yù)制車(chē)間，起到延長(zhǎng)自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的功能。主管道預(yù)制依托焊接工藝研發(fā)中心。風(fēng)管預(yù)制空間包括的成品、半成品的貯存場(chǎng)所，是最大的預(yù)制車(chē)間。

預(yù)制廠最大的特點(diǎn)是敞亮、靜音、半成品流轉(zhuǎn)通暢，表征是原材料堆場(chǎng)、成品管段堆場(chǎng)大，體現(xiàn)在原材料入場(chǎng)是源頭，經(jīng)驗(yàn)豐富的持證作業(yè)人員是動(dòng)力，預(yù)制作業(yè)工廠化的基礎(chǔ)是自動(dòng)化裝備。

擴(kuò)大預(yù)制廠占地面積，深化設(shè)計(jì)，提高預(yù)制率，細(xì)化大綱程序，加強(qiáng)預(yù)制管理，是保證核島建安周期5年目標(biāo)的良好實(shí)踐。