摘 要：在核电站建设质量控制的各个项目中，核电站核岛主管道的焊接是最为关键的一环，文章将以某4x1000MW核电站的核岛主管道的焊接工艺来进行实例分析，其中将详细介绍窄间隙自动焊接技术，并提出使用此项焊接技术时如何进行质量控制。使用该项焊接工艺的产品质量检验表明主管道采用窄间隙自动焊接技术是可行的，内在的质量以及所生产的产品外观也都是满足相应的设计要求。
关键词：核岛主管道；窄间隙自动焊；质量控制
引言
近些年来，为了有效缩短核电站建设中核岛主管道建设的时间周期，降低相应的建造成本，采用惰性气体来保护窄间隙自动焊的焊接工艺逐渐被广泛使用。核电站的主回路管道又被称为反应堆和冷却剂的系统管道，在核反应堆运营的过程中将与反应堆压力容器、蒸气发生器以及主泵一同作用形成一条回路的压力边界。文章以国内某核电站在一期工程建设中拟建的四台1000MW核电机组为例，系统介绍核电站核岛主管道窄间隙自动焊的质量控制。
1 窄间隙自动焊焊接技术分析
1.1 窄间隙自动焊焊接技术的焊接方法
在核电站建设过程中，主管道的建设和焊接是最为重要的，对于焊接技术的要求也是最高的。在过去传统的主管道焊接技术中，主要是采用焊条电弧焊接，而这种焊接工艺对于焊工的焊接技术有着非常高的要求，其管道的焊接质量会直接受到焊工技术水平的影响，甚至说同一个焊工在不同时期由于情绪不稳定或是身体状况有所不同都会对焊接质量产生直接影响。并且该项焊接工作的工作强度过大，又不能由工作团队合作完成，所以常常会导致焊工的焊接效率低缓，造成建造工期延长以及建造成本增加的局面。而近些年来逐渐被应用的窄间隙自动焊接技术可以不间断的进行操作，大大提高了管道焊接的工作效率，目前比较常用的有窄间隙熔化极气体保护焊（N-GMAW）、窄间隙埋弧焊（N-SAW）以及窄间隙钨极氩弧焊（N-TIG）等[1]。在焊接的过程中，窄间隙自动焊焊接技术所使用的熔敷金属的填充量也较传统的焊接技术有所减少，降低了在焊接过程中花费于填充材料上的各项建造成本。另外，采用窄间隙自动焊的焊接接头质量较过去有很大提高，其焊接过程中都是根据自动焊设备的标准焊接参数来进行的，其焊缝间的晶体组织排布均匀，且颗粒小，整个的焊接热输入也较为稳定合理。整个的焊接过程相对简单，对于操作工人的技术要求有所降低，且整个的焊接工作都会进行视频监控，使得焊接操作过程具有可视性及追溯性。
1.2 窄间隙自动焊焊接技术的填充材料
在主管道窄间隙自动焊焊接技术中，常见的焊接填充材料主要是不锈钢实心焊丝。严格来说，运用在主管道窄间隙自动焊焊接技术中的焊丝在采购过程中都必须按照相关的采购技术规格书的规定来进行，并且还应该严格按照上游文件中的验收标准来进行核验。在对焊接材料进行储存的过程中需要注意必须将其单独放置，切勿与其他的焊接材料混合，对于储存的环境也有所要求，其温度需要控制在二十摄氏度以上，相对湿度应小于百分之五十五。其中ER316L主要是应用在支撑焊道和打底焊道直接的焊接，而ER316LSi主要是应用在盖面焊道和填充焊道之间的焊接[2]。
1.3 窄间隙自动焊焊接技术的焊接设备
目前在核电站的建设过程中较为常用的窄间隙自动焊设备是自动焊机，而在我国岭澳二期核电站建成之前受到焊接技术以及核岛现场条件等诸多因素的影响，我国的自动焊技术仅仅局限于在设备制造厂中被运用，而在核电站的安装现场则一直采用的是手工焊接技术。随着焊接技术的不断发展，自动焊技术才逐渐运用于核电机组。
2 主管道焊接中的常见问题及质量控制
目前在我国的阳江核电站以宁德核电站的建设过程中，窄间隙自动焊焊接技术已经在主回路管道中得到了充分的利用，虽然和过去传统的焊接技术相比，不论是在焊接工艺还是产品质量上都有很大进步，但是在实际的焊接操作过程中，还是会出现诸多问题，比如烧穿、侧壁熔合不良以及频繁粘黏等现象，进而对主管道的建成质量造成了诸多的潜在风险。每个冷却剂的回路都是由冷段、热段以及过渡段三部分组成[3]。冷段连接的是主冷却剂泵冷却剂出口和反应堆压力容器冷却剂入口；热段连接的是蒸气发生器冷却剂入口和反应堆压力容器冷却剂出口；而过渡段连接的则是主冷却剂泵冷却剂入口和蒸汽发生器冷却剂出口。文章将以此核电站2号机组热段U2焊口为例。
该主管道连接的是核电站压力容器、主冷却剂泵和蒸汽发生器，是核一级管道，也是一回路反应堆中冷却系统的重要组成部分，控制着压力边界。主管道在运行的过程中将长期承受高温高压，最高温可达380℃，压力临界值可达18MPa，所以说主管道的焊接质量直接影响到核电站是否能够安全正常的运行，文章就主管道窄间隙自动焊过程中可能出现的问题提出以下质量控制措施。
2.1 烧穿
在焊接的过程中，如果焊接工一旦用力稍稍过猛，电弧就可能将坡口的钝边直接击穿，或者将已经焊好的焊缝击穿，高温下融化的焊口金属将会从坡口的背面流出，对主管道的金属材料造成损伤，形成孔洞的现象。而造成这些问题的原因有很多，如在焊接过程中所使用的自动焊机机头出现卡涩现象、主管道之间的焊接缝隙过大或错边量过大以及焊接过程中焊机的电流增大都可能造成管道烧穿的现象。所以在对主管道焊接的过程中，焊工需格外注意，尽量做到管道间零空隙、零错边，进而避免在焊接过程中出现烧穿问题的发生。另外，在对管道的底部进行焊接的过程中，应该要尽量从间隙最小的部位开始起狐，并且起狐部位尽量避开间隙处，等到焊接送丝完成之后，再逐步向焊缝的中心部位靠近。
2.2 侧壁熔合不良
在主管道的焊接过程中，2GT位置160°-250°的焊缝根部下侧以及3GT位置160°-250°的焊缝根部两侧都非常容易出现侧壁熔合不良的现象，而造成这些问题的主要原因是焊机的电弧张开角度不足或是热输入量不足。而影响自动焊机的电弧张开角度的因素有很多，焊机使用的钨极类型、电流的大小以及选择的钨极的锥度等等。所以在主管道焊接之前，相关的工作人员应该做足相关的准备工作，尤其要注意钨极的种类选择，保证钨极尖没有开叉的现象，然后根据实际的焊接情况来选择是使用直钨极还是弯钨极。由于主管道的焊接技术所使用的参数都是通过相关机构验证的，所以在焊接过程中一旦热输入量不足就会出现侧壁熔合不良的现象，相关工作人员可以通过降低焊机的运行速度或是减小一定的电流基值来调解，也可以在一定的可调解范围内适当增加峰值电流来缓解侧壁熔合不良的现象。
2.3 粘黏
在管道焊接的过程中，钨极在接触到溶池之后可能造成短路现象，进而导致焊接工作没有办法顺利进行下去，造成该现象可能是由于钨极出现偏转、冷却水循环的不顺畅或是层间温度过高等引起。所以，工作人员应该要根据实际焊接情况来调整钨极的纵向偏转角度并定期更换冷却水，在保证熔合良好的基础上，尽量降低弧压和基值电流，以此减少热输入量。
3 结束语
文章提出的核电站核岛主管道窄间隙自动焊过程中可能出现的问题和解决方法，希望能给同类工程提供些许参考。
参考文献
[1]汤顺意.1000MW核反应堆主回路管道焊接质量控制[J].焊接技术，2013（5）：74-75.
[2]王健，冯英超.核电站主管道窄间隙自动焊常见问题及其调整方法[J].金属加工（热加工），2013（8）：113-114.
[3]夏超，冯浩.AP1000核电厂波动管窄间隙自动焊关键工艺[J].焊接技术，2016（2）：41-43.
作者简介：周杨（1990-），男，江西省抚州市人，工作单位：中国能源建设集团广东火电工程有限公司，职务：焊接工程师，研究方向：电力建设。