福清核电核反应堆压力容器水压试验 秦山核电二期工程反应堆压力容器管座焊缝设计

　　近日，福建核电站1号机组核反应堆压力容器水压试验在**重型机械集团公司大连核电石化部获得成功。这意味着我国又诞生了一台百万千瓦级核电站心脏核反应堆压力容器，且具有完全自主知识产权；也标志着在建设百万千瓦级核电站的进程中，我国已掌握**技术，且达到国际先进水平，并能为核电建设提供标准化、批量化、规模化的成套装备。

秦山核电二期工程反应堆压力容器管座焊缝设计

　管座、热电偶测量管座和中子测量管座的焊缝结构形式示意分别见图

　　I、。如所示。驱动机构（organization)管座顶盖，易产生缩颈和弯曲变形：管座为精加工元件，无法进行刚性固定。因而防止变形难度很大；为保证焊接质量，针对上述问题采取了有效措施***热裂纹、首层及每6mm厚焊缝探伤合格，控制了变形量，满足了使用要求。经鉴证件检验，焊缝内部组织均匀、致密，无裂纹及不良组织出现，满足设计要求，使我国核电压力壳顶盖与管座异种金属的焊接水平进一步提高。

　　热电偶测量管座2异种钢焊接热裂纹的影响因素及控制措施2-1焊接材料(Material)的选择正确选择焊接材料是防止热裂纹的重要措施。设计选用lnconen52焊条和丨ncne152焊丝作为焊接材料，并严格控制了以下元素：

　　S、P均属于促进热裂纹的元素。S在焊缝金属中偏析，与Ni形成Ni-Ni3S低熔点共晶物，在晶界形成一层液态薄膜，在焊接应力作用下，形成晶间裂纹，因此焊材中S包含比重应严加控制。设计-不锈钢管与Inconel52焊丝的焊接性分析严格控制Z2CN丨9-10不锈钢管材成分中S焊缝有稀释作用。Z2CN19-10不镑钢管材

　　C、V，降低母材的稀释率，防止焊缝和热影响(influence)区产生不良组织。控制层间温度，防止焊道过热，使低熔点杂质来不及在晶界析出，并及时填满弧坑，防止弧坑裂纹。

　　焊接区的应变和应变速率是产生焊接热裂纹的力学条件。采用合理的焊接顺序使焊道自由收缩，降低（reduce)拘束度，防止热裂纹。坡口严格按图纸尺寸加工，不允许有尖角，根部要圆滑，否则根部收缩应力大，易产生裂纹。

　　3异种钢焊接变形的控制措施3.1CRDM管座又叫法兰凸缘盘或突缘与贯穿件对接焊缝变形的控制CRDM管座长1363mm，为保证驱动线的使用功能要求管座焊接后具有良好的形位公差，所以对装配精度的要求非常严格。压力容器能够承受压力的密闭容器。压力容器的用途极为***，它在工业、民用、**等许多部门以及科学研究的许多领域都具有重要的地位和作用。为此制作了**胎具，确保装配精度。

　　管座对接焊缝易产生环向收缩变形，只要用小线能量、控制层间温、降低‘输入即可防止收缩变形。管座对接焊缝也易产生弯曲变形，控制发生弯曲变形的关键是封根焊部分。通过(tōng guò)控制焊接顺序的办法使各部分均匀收缩，可防止管座发生弯曲变形。

　　3.2顶盖组件与CRDM管座焊缝变形及再热裂纹的防止措施、CRDM管座从上封头内壁伸出部分约84461mm长，管座壁厚为17.5rfim，边缘管座坡口高处和低处的焊接量相差悬殊，管座易产生缩颈和弯曲变形。由于管座与此道焊缝焊后不进行消除应力热处理，因此焊接残余应力大，易产生再热裂纹。为防止变形和再热裂纹，采取以下措施：在保证结构具有足够强度的前提下，合理选取坡口形状，减小焊缝的焊脚尺寸。

　　焊接采用小直径焊条及小线能量和小截面焊道，通过降低（reduce)热输入减小焊接应力，防止缩颈变形。

　　采用合理的装配焊接顺序。多道焊从管座根部向外进行焊接，降低拘束度，使焊道自由收缩，使残余应力降到比较低。底部焊道对称焊接，使高、低处应力分布均匀。直至将低处焊满，增加管座的刚度，防止弯曲变形。

　　刚性固定。分气缸也叫分汽包，它是 蒸汽锅炉的主要配套设备，***用于发电、石油化工、钢铁、水泥、建筑等行业。制作**胎具，将管座强制固定，造成大的拘束度，减小变形量。

　　反变形控制。通过工艺试验，确定反变形量，预先对管座施加相应的变形量，以减小焊接变形量。

　　对称管座必须同时对称焊接，以严格控制焊接变形，一区域焊后必须测童管座变形情况，一旦超差，立即停止焊接，处理后才允许焊接。

　　4试验与检验4.1焊接工艺评定试验为验证选择的焊材和采取的焊接工艺及措施正确、合理，焊接接头能满足设计要求，在产品焊接前，须进行焊接工艺评定试验。试验内容与见证件解剖检验内容一致。试验结果满足设计要求。

　　4.2产品见证件检验…

　　设计采用了CRDM管座对接焊缝见证件F和CRDM管座与顶盖组件焊焊缝见证件G两个见证件，其焊缝化学成分分析、焊缝接头室温拉伸试验、焊缝接头高温拉伸、夏比U型缺口冲击试验、折叠试验、腐蚀试验、低倍检验结果、金相检验结果均满足设计要求。

　　4.3产品检验焊接后在坐标撞床上对顶盖组件进行尺寸公差及形位公差检查，检查结果符合设计规定值。

　　在水压（特指：压强）试验后，对CRDM管座外壁上部进行应力测试，在22.8Mpa内压下的等效应力测量结果为40.7Mp

　　A、399Mpa，与理论计算结果37Mp

　　A、37Mpa较接近。分气缸锅炉的主要配套设备，用于把锅炉运行时所产生的蒸汽分配到各路管道中去，分汽缸系承压设备，属压力容器，其承压能力，容量应与配套锅炉相对应。分汽缸主要受压元件为：封头，壳体材料等。

　　5秦山二期扩建工程管座变形的控制措施目前秦山二期扩建工程3和4机组反应堆压力容器正在建造，由于设计采用新版的RCC-M规范，同时国家核**对反应堆压力容器的安全性关注提高，秦山二期工程中有一个机组压力容器的管座焊缝对管座的形位公差要求办理了不符合项（CRDM管座焊后位置度超差，热电偶测量管座焊后位置度超差，CRDM管座端面与密封面平行度超差，中子测量管位置与吊兰支承面的距离超差，中子测量管座焊后位置度超差，由于偏差不大，在满足现场安装条件的前提下，***照用处理，因此根据1和二机组压力容器制造经验的反馈，吸取国际上容器设计的先进技术，为加强管座变形的控制，拟采取以下措施：采用机械装置单个内部和外部刚性固定，焊接采用水平仪观察管座变形程度，及时修正管座的位置度。

　　使用水冷装置，循环冷却水从管座内部通过，以提高冷却速度，控制其热输入量，焊接完成后进行喷砂处理，改变管座表面应力状态。

　　6结论从见证件F和G的金相检验结果看，焊缝组织均匀致密，无裂纹出现，证明所采取的防热裂纹措施是有效的。

　　顶盖组件与CRDM管座组合焊焊缝结构形式复杂，通过合理安排焊接顺序，控制管座弯曲变形且无缩颈变形，管座垂直度等形位公差满足要求，解决了变形难于控制的问铨。

　　对于顶盖组件与CRDM管座异种钢焊接的接头性能进行深入分析，使焊缝及热影响区无不良组织出现，各项性能指标满足要求。

　　（4>根据制造经验的反馈，为加强管座变形的控制，拟采取刚性固定和水冷装置的措施。

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