中核检修有限公司阳江分公司 广东省阳江市 529941
摘要：核电工程是一个建设周期长、投资大、接口繁多的大型系统工程，尤其是作为首堆工程，如何解决建造过程中的困难并按期建成投入商运是一大难题。核电站的主管道不仅是连接核电站主回路压力容器、蒸汽发生器、主泵管道的重要设备，更是保证核反应堆冷却系统安全稳定运行的关键。主管道内部流经高温、高压、放射性介质，属于主回路的承压边界，因此，主管道焊接技术的优劣对于核电站整体安装施工质量的高低有着决定性的影响。本文主要是就核电机组主管道焊接技术的要点进行了简单的阐述和分析。
关键词：核电机组；主管道；焊接
引言
对于我国核电站的建设而言，AP1000核电机组是美国西屋公司采用非能动先进压水堆设计理念的3代核电堆型。其主回路系统核心为反应堆压力容器，并配备2台蒸汽机发生器、4台反应堆冷却剂泵、1台稳压器以及2个环路主管道。该核电机组中，主管道连接黄雅莉容器、蒸汽发生器以及反应堆冷却剂泵，由此形成闭式循环回路，主管道主要作用就是将冷却剂进行输送，同时，保护核反应堆冷却剂等释放放射性物质，起到一定的屏障作用。根据设计人员的设计，AP1000核电机组主管道的设计使用寿命达到了60年之久，设计正常工作压力为17.13MPa，工作温度为343℃；主管道属于核安全一级设备。
1管道焊接的内容
管道焊接分为焊材评定、焊接工艺评定、焊接工艺制订、焊接检验规程制订、现场焊接及检验，报告管理，冲洗试压后系统符合性检查与验收后的管道恢复等工序。管道焊接主要分为管道对接焊、阀门（截止阀、闸阀、球阀、止回阀、安全阀、调节阀）接管焊、支架组对焊接、管道支吊架的焊接、管道管件（变径与管道、管道与弯头、管道与法兰）焊接、管道与设备的管嘴对接焊接，焊接返修、焊接控制记录完善。
2AP1000核电机组主管道焊接难点
首先，焊口组对难度较大。AP1000主管道选用倒装阀进行安装，现场安装人员可以有预先按照设计要求，根据主管道热段与冷段与压力容器组对并焊接，等到蒸汽机到货后，从三维方向和主管道与蒸汽发生器进行坡口组对焊接，这种安装工序在实际操作的过程中，虽然具有安装效率较高的特点，但是，由于其在实际操作过程中存在着很大的安全隐患，因此，在我国以往的核电站建设中并未使用。其次，焊接变形问题控制难度较大。核电机组主管道一般管径较大、管壁较厚，因此，焊接过程中就会产生较大的收缩量，且没有过渡段调节横向和竖向的位置偏差，因此，在安装中一定要加强工艺的控制，才能控制主管道焊接过程中出现的变形问题。
3核电机组主管道焊接工艺
3.1EPR焊接工艺
EPR核电站主回路系统由四环路组成，每对环路都是对称分布的，核电站主回路系统中，每一环路都配置一台蒸汽发生器、一台主泵以及主管道冷段、热段以及过渡段与其相连接。每一环路有6道焊口，四个环路共有24道焊口。AP1000核电站主回路系统分2个环路组成，包括1条热段和2条冷段，稳压器通过波动管与1环热段相连，每个环路有6道主管道焊口，每台机组共12道主管道焊口：（1）借助EPR主管道焊接工艺，我们可以发现，焊接作业要对压力容器、蒸汽发生器、主泵等多种设备进行测算，对坡口进行加工组对并及时做好焊接工作，所以，操作人员必须采取积极有效的措施保证焊接工序的逻辑关系，采用自动焊接工艺完成主管道的焊接。（2）焊接工艺分析。根据核电机组主管道自动焊接工艺的特点和要求，焊接过程中各个组对的间隙必须控制在0～1mm的范围内，这种焊接工艺与传统的1～4mm焊接工艺相比精度也相对更高。因此，EPR核电站主管道焊接中，应当加强施工工艺的重视，保证施工管道焊接的精准，从而很好地保证核电机组的正确安装。
3.2CPR1000焊接工艺
CPR1000焊接工艺使用“二代加”百万千瓦级压水堆核电站的技术路线。
通过主管道，将反应堆压力容器、蒸汽发生器、稳压器以及主泵等连接到一起，形成三个闭式回路。首先，进行焊接工艺评定。在焊接主管道回路时，对焊接中的母材材质、规格、坡口形式、焊接位置以及焊接方法等的进行分析，一般来说，主管道母材选用其硼量应当小于0.0018%，氮含量小0.08%不锈钢材料。其次，现场焊接。CPR1000压水堆核电站需要先将热段和压力容器以及蒸发器进行焊接，然后，将过渡段和蒸汽机以及主泵加以焊接，最后，焊接冷段和主泵泵壳，这样做的主要目的就是保证各自的焊接独立完成，互不影响，提升焊接效率。
3.3AP1000主管道焊接工艺
首先，AP1000核电站的主回路系统，由一条热段和两条冷段两个环路组成的。在进行主管道的焊接作业时，作业人员必须利用波动管和一环热段将稳压器连接在一起，然后，再按照要求进行主回路管道的焊接。其次，AP1000核电站主管道安装施工中，经过长期实践得出，主管道的安装顺序应当为以下几个环节：（1）压力容器、蒸汽发生器、主泵泵壳、主管道等全部就位。（2）检查主管道压力容器侧焊接坡口，然后进行焊接组对，最后使用点固块固定焊口内部。（3）RV侧焊接至主管道壁厚50%，并在焊接完成后检查焊缝质量。（4）仔细检查坡口与焊口组对，保证焊接厚度达到管道厚度的50%。
4主管道焊接主要焊接流程及要点
4.1 条件检查
（1）焊接环境。如果主管道焊接现场风速大于2m/s；空气相对湿度大于90%；环境温度低于10℃，焊接人员在没有有效防护措施的前提下，不得私自开展焊接作业。（2）母材材料。主管道的材质为316LN不锈钢。（3）焊接材料。为了保证焊接接头的使用性能，确保焊缝的综合性能与母材相匹配，根据主管道的材质，焊材选用直径为1.0mm的ER316L焊丝。
4.2 坡口检查
AP1000主管道冷热段坡口的焊接，需要施工人员根据施工方案，根据坡口表面粗糙度，将其控制在3.2μm。
4.3焊接
根据核电机组焊接作业的质量要求，操作人员在采用窄间隙冷丝TIG焊接方法进行核电机组主管道的焊接作业时，根据激光跟踪器，对焊接变形问题进行全程监测，控制焊接厚度要保证14mm以上，然后拆除内卡。
4.4无损检测
完成核电机组主管道焊接之后，无损检测人员必须及时地对焊缝进行100%的VT，PT，RT检测。首先，VT检测。确定焊缝余高必须控制在0～1.6mm且焊缝表面不能出现气孔、夹渣、裂纹、未熔合、焊瘤等问题。其次，PT检测。所有尺寸大于1.6mm的焊接缺陷必须做好相应的焊接缺陷记录工作，详细的记录焊接作业过程中出现的问题，如果发现焊接流程出现任何问题都不得进行验收。最后，RT检测。如果经过检测发现射线照相底片上存在着裂纹、未熔合、未焊透等长度超过19mm的焊缝缺陷时，则可以判定其焊接质量不合格。
结束语
总之，通过对核电机组主管道焊接特点和难点的分析，明确了核电机组主管道焊接施工时必须注意的相关事项，确保了焊接工序的顺利实施，提高了核电机组主管道的焊接质量。经过参加建设的各方通力合作，不断解决了各种技术难题，这也是中国核电建设能力处于世界领先水平的展示。
参考文献：
[1]黄宗仁，董岱林，冯琳娜.核电厂主管道手工焊与自动焊工艺对比分析[J].电焊机，2019，4511：107-111.
[2]尚巍，薛敬凯，刘铖丹，王永新.核电机组主管道焊缝返修技术及应用[J].焊管，2019，3808：29-33.
[3]黄宗仁，李桓，黄炳炎，董岱林.窄间隙自动焊在核电厂主管道焊接中的应用[J].焊接技术，2019，4401：36-39+6.