前言：随着我国科技的快速发展,相关行业也越来越成熟,科学高效的焊接技术作为核电设备生产安全运行中的关键环节在核电设备的实际焊接过程中,仍然存在行为不规范的问题,因此国际上仍然频繁发生安全事故,这对核电设备的稳定运行产生了一定的影响。

一、核电核岛主设备概述

核电站的组成核岛、常规岛和辅助系统。核岛设备主要由蒸汽发生器、第一回路热载体主管道、反应堆压力容器、主冷却泵侧填料、保护壳等组成,以及核安全和阀门等核电设备。常规核岛设备包括发电机,冷凝器常规岛燃气管道,蒸汽转换器,除氧器,气体分离器和高压和低压加热器。与石化设备和常规电力设备等设备相比,核电设备具有明显的特点在各类核电设备中,特别是核岛核电包括高温强中子辐射和高压气化水等恶劣条件,是核电设备稳定运行必须面对的问题。因此,核电始终把质量和安全放在第一位不断提高核电设备部件的质量。对核电设备的各个工作环节都提出了严格的要求焊接技术是核电建设的重要工序,也是保证核电设备正常运行的关键环节。对核电设备的安全性可靠性和稳定性具有重要影响随着核电建设的稳步推进。对焊接技术的要求也在不断提高,在焊接技术不断发展的背景下许多先进的现代焊接技术得到了进一步的完善。促进了其在技术中的有效开发和应用，条件提高了某些焊接技术在核电领域的可操作性和适用性，为核电设备的稳定运行提供了重要的保障作用。

二、核电核岛主设备关键焊接技术

1.核岛主要设备的焊接设计可分为两大类。第一种类型是一般的设计形式其中完全熔化的对接接头,外壳或内部夹持壁的大面积熔化占主导地位。在这种结构中由于焊接材料的不同,对不同设备或部件的焊接材料选择和焊接过程控制的要求也不同。此类焊缝包括:RPV,SG和PZR 型金属低合金钢壳主焊缝和内熔焊缝,奥氏体不锈钢主管道全焊接对接焊缝。另一类是特殊设计的焊缝,通常对焊接工艺有特殊要求。此类焊缝包括将钢接头连接到安全端的焊接接头J形坡口焊接接头,SG管板焊接接头电加热器与套管电加热器之间的焊接接头,目前低合金钢全通缝焊接接头主要采用窄间应用于国内核岛上的主要设备制造企业。在厚壁纵向环形焊接接头的焊接,焊接接头变形小,焊接效率高。大尺寸短管与壳体的焊接主要采用板形埋弧焊接法,也达到了机械焊接的目的,解决了电极焊接劳动强度高生产效率低、焊接接头质量不稳定等问题壳体内壁,内壁夹杂性较大的不锈钢焊接。管板上基于合金焊接,一般采用极性埋弧或电极熔接法，小口径短管内壁熔化采用专用内壁熔化设备,实现国内核电主机MIG熔化,一般配备窄间隙焊机,焊盘极性熔化设备和小口径短管内壁熔化专用设备。主要核电设备制造厂的焊接设备技术水平与国外工业化国家同类行业相当基本处于世界先进水平。

2.虽然核电设备的主要焊接结构的生产已经实现了机械化和自动化但传统的手工焊接方法仍然发挥着重要作用。与机械或自动焊接相比,手工焊接设备具有简单、轻便、灵活等特点可以更好地适应各种复杂的位置和结构的焊接。因此,手工焊接不能完全由机械或自动焊接代替。核岛主要设备的许多焊接结构仍然是手工焊接的如MCL预制焊缝,PZR接管焊接,RPV焊缝焊接,反应堆内部件角焊接,设备内壁不规则部件的堆焊和设备支撑结构的焊接。手工焊接在主要设备中的应用包括电弧焊惰性气体电极焊、气体保护熔化电极焊由于手工焊接在很大程度上取决于电设备本地化的焊接质量方面发挥着重要作用。我国主要核电设备生产企业核焊工的培训水平相对较高,考核管理严格,核级焊工的综合素质较好。对于二类焊缝较为特殊的结构,主要采用专用焊接设备和工作辅助设备进行焊接。可以手工焊接的几种结构也需要焊工非常高的操作技能,并且需要专门的培训和培训才能焊接合格的焊缝。例如,SG管与单板的焊缝。国内外都有专门的管道焊机将SG管道焊缝连接到单片板通常设计为管道末端与塑料管之间的平面结构,焊接时使用无需填充导线的无环惰性气体。

3.虽然国内生产单位采用相同的焊接方法,但具体焊接工艺存在较大差异每个制造商在大量焊接工艺测试的基础上确定的焊接参数最终产生，焊接技术中国内外的焊接水平可比PzR电加热器与国内外的套管式电加热器连接,采用改装的管道对接设备和辅助安装设备完成确保不锈钢管接头的焊接质量I型坡道自熔焊接时,必须采用增大熔融金属铁素体含量的熔融马赛克环,这种焊接工艺的设计是以国外同类结构的焊接经验为基础的。J型为RPV型焊缝国内外仍采用手工焊接方法。在大多数情况下使用基于尼龙的合金电极电弧焊,以及手工用填充有基于合金导线的电弧焊,或两种工艺方法的组合。这种焊接接头的焊接难点在于对基于焊接材料的质量进行控制常见的缺陷是产品生产中需要特别注意和解决的问题。虽然中国核岛主体设备中通常采用进口焊接材料,但上述问题仍无法完全解决。焊缝Q是用于密封螺栓连接的典型设计。设备安装现场的焊缝由于接头处在横焊位置,且工作空间有限,只能借助专用设备进行焊接焊接方法是用惰性气体自愈,焊接接头预先安装在熔化的Y形环中。其他这样的焊缝在工厂中因为可以焊接在平焊位置,工作条件较好所以大多数都采用惰性气体焊条手工焊接国内厂商也开始研究采用机械焊接的焊接技术。

三、发展前景

现阶段我国核电设备相关的焊接技术,主要是机械焊接,是一种以数控作业为支撑的生产工艺。与其他领域的焊接技术相比核电设备的焊接技术对科技水平和专业水平的要求更为明显。其中,设备安装环节由于空间成本和缺乏结构等方面的影响。虽然二氧化碳保护焊接等焊接技术在一定程度上得到了应用,但由于焊接技术本身的局限性对焊接工艺的要求较高。使其主要用于支撑设备在大型焊接作业中也以手工焊接为主但随着焊接工艺的不断完善和发展,更高效的自动化和半自动化焊接技术的研究和应用也在不断增加,因此窄间隙焊接技术得到了进一步发展在一些核电站安装的主要管道中。逐渐开始应用先进技术如TIG全自动焊缝焊接近年来,随着科学技术的飞速发展,窄缝技术和自动焊接技术日趋成熟和完善其适用性和可靠性进一步提高。在核电设备生产中的应用也越来越广泛对核电的可持续发展起到了积极的作用通过对窄间隙技术和自动焊接技术的研究和应用。不仅有助于有效提高核电设备的焊接效率和质量而且对提高核电设备焊接技术管理水平起到了明显的积极作用。例如大口径核电设备的焊接转子大口径气缸座的焊接等生产取得了显著成效但相关的焊接设备仍以进口为主。

结论

现阶段,随着核电的持续发展,核电技术的不断开发和应用,对核电设备焊接技术的要求也在不断提高。因此,为了满足日益增长的核安全要求,在遵守质量第一安全第一的基础上,强调提高核电设备的焊接技术水平具有不可避免的要求,关系到核电设备的正常运行促进核电可持续发展的重要组成部分。

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