总结了应用窄间隙埋弧焊对焊缝进行焊接处理的过程当中需要把握的技术要点，最后详细探讨了在焊接技术实施过程当中质量管理与控制方面的要点，望能够最大限度地确保主承载焊缝焊接质量的可靠稳定，故而值得同行关注与重视。
关键词：蒸汽发生器 主承载 焊缝 焊接技术 质量管控
中图分类号：TG455 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（b）-0112-02
蒸汽发生器在工业、核电等领域中均有着非常广泛的应用价值。蒸汽发生器大多尺寸大，重量重，在设计与制造方面非常复杂，当然在整个系统中所发挥的功能也是非常显著的。焊接作为蒸汽发生器制造过程中的关键工序之一，焊接工艺技术的应用以及性能的好坏将直接决定蒸汽发生器运行的安全性与使用寿命长短。在蒸汽发生器主承载结构当中，所涉及到的焊接作业包括上封头、下封头、管板、接管嘴、上筒体以及下筒体等部分需要相互焊接，母材主要为高强度低合金钢。同时，在已有的焊接实践中认为，由于蒸汽发生器的壁厚大，因此焊接过程中需要输入较大热输入，焊接后会产生明显的焊接应力，可能形成冷裂纹。故而在焊接过程当中必须采取严格的管控措施，以确保焊缝焊接质量的稳定、可靠。
1 焊材要求分析
考虑到蒸汽发生器在整个系统中的应用功能与价值，主承载结构焊缝所采用的焊接材料应当注意以下几个方面：（1）选用优质的低氢、高强高韧性焊接材料。（2）焊接材料的强度应与母材强度相匹配。（3）焊接材料的化学成分与母材的化学成分相接近。（4）控制焊接材料中硫、磷、碳等有害杂质的含量。同时，考虑到后期消应力热处理的需求，还提出了焊缝区域以及热影响区域充足的冲击韧性要求。除此以外，焊缝金属的断裂韧性、低周疲劳性能、焊接接头全截面厚度的拉伸性能和接头的弯曲性均要满足要求。由于管板与下封头、管板和筒体环焊缝处于一回路附近辐射区，对应环缝所采用的焊材要求更高。
根据以上分析认为，在蒸汽发生器主承载焊缝焊接材料的选择上，应当以Mn-Mo-Ni系列焊接材料为首选方案，此系列焊接材料的成分与蒸汽发生器主承载结构18MND5钢性能基本一致，可满足焊缝焊接的具体要求。同时，在焊剂的选择上可采用常规烧结型焊剂。
2 焊接工艺分析
蒸汽发生器结构构成中的关键部位，如上封头、下封头、管板、接管嘴以及下筒体等均为锻件，而上筒体则主要为锻件或板材，厚度在100 mm左右。这一特性决定了针对蒸汽发生器的焊接作业具有尺寸大，工作量大，工艺复杂的特点。当前工作中，为了能够确保焊缝焊接性能的可靠，减少焊接材料填充量，针对主承载部分焊缝的焊接工艺多为窄间隙埋弧焊焊接工艺或者是窄间隙埋弧焊+手工电弧焊焊接工艺。
结合已有经验认为，在应用窄间隙埋弧焊对焊缝进行焊接处理的过程当中，工艺技术的实施有以下几个方面的要点：第一，在相对较窄并且深度较大的坡口中进行焊接作业，特别是在实施多层多道埋弧焊处理的过程当中，对焊剂的选择必须具备良好的脱渣性能；第二，在焊接过程当中可以应用焊接设备横向、纵向定位跟踪系统，确保焊丝定位的精准性，一方面能够确保焊道与侧壁充分焊透，另一方面能够使侧壁与焊丝端部形成固定关系；第三，焊接筒体环焊缝时，为了保证焊接热输入量一致。随着焊接层数的增加，焊接工件的转速应自动降低，同时应当严格控制工件轴向窜动（注：在实际工作中对工件轴向窜动的控制可以通过防窜动滚轮架实现）；第四，在最后一层或两层焊缝的焊接中，可以将工艺调整为回火焊道工艺，通过对焊缝表面熔敷金属层进行回火处理的方式，能够起到优化焊缝表层特性的效果。另外在焊接过程中严格控制氢的来源，即焊前按要求仔细烘干焊条、焊剂，并妥善保存于能够插电保温的焊条保温筒中，随用随取，以防吸潮。对待焊接坡口及其附近区域进行清理，去除油、锈等污物。
3 焊接技术质量管控分析
3.1 准备阶段质量管控
蒸汽发生器主承载焊缝焊接作业前，需要有专人对待焊表面及对接尺寸情况进行检查，通过VT、DT和磁粉探伤技术检测进行确认。检验合格标准为：（1）表面无油污；（2）表面干燥；（3）无超标缺陷；（4）对接尺寸符合要求。
结合已有经验，将蒸汽发生器设备安全等级、母材厚度、冷裂倾向等因素纳入考虑范畴内，要求在焊接操作实施前专门针对待焊接区域进行预热处理（注：该环节要求待焊接区域预热温度≥150℃），同时焊接过程中对层间温度也有控制要求（注：温度要求为150～200℃区间）。通过该环节中的预热处理，能够放慢焊接后的表面冷却速度，从而使焊缝金属中的扩散氢更容易溢出，避免出现氢致裂纹。同时，预热处理还能够减少焊接区域以及热影响区域的淬硬程度，对提高焊接接头抗裂性能有突出价值。
3.2 焊接阶段质量管控
现阶段蒸汽发生器主承载结构焊缝所采取的焊接工艺主要有两种类型，分别为窄间隙埋弧焊焊接工艺以及窄间隙埋弧焊+手工电弧焊焊接工艺。两种工艺所对应的焊接参数控制标准有一定不同，具体数据如表1所示。
由于主承载部分的焊缝厚度高，故而母材具有一定的淬硬性特征，并且焊接期间的加热以及冷却操作不均匀，因此焊接结束后往往会产生非常大的残余应力。故而，为了确保主承载部分焊缝焊接性能的可靠，需要对焊缝进行消应力热处理（注：热处理期间对进/出炉温度的要求为≤350℃，对升温/降温速度的要求为≤55℃/h）。
3.3 返修阶段质量管控
若在焊缝焊接作业完成后发现焊接区域出现超标缺陷，需要及时通过机械加工或打磨方法对缺陷进行去除。但不允许直接采用碳弧气刨的技术去除缺陷。
在补焊期间需要遵循如下质量控制要点：第一，同一部位可以进行两次焊接，但在制造商未出示再次补焊原因分析报告或未得到买方允许前不得进行二次补焊处理；第二，补焊应当在消应力热处理环节前实施，若受客观因素影响，导致在消应力热处理环节后实施补焊，则必须得到买方的允许，且需要进行专门的评定试验；第三，补焊作业后需要将处理区域进行室温冷却，静置24h以上，然后遵循产品焊缝无损检验方法对其质量性能进行评估；第四，蒸汽发生器主承载结构焊缝返修中要求预热温度达到150℃以上，层间温度则要求250℃以下，若补焊期间中断操作或补焊后无法立即进行消除应力热处理操作，则需要在待处理区域温度下降至最低预热温度前进行消氢处理，保温时间需要≥4h。
4 结语
在设备制造工艺与技术持续发展的背景之下，焊接领域对窄间隙埋弧焊以及窄间隙埋弧焊+手工电弧焊等焊接工艺与技术的应用持续发展，特别是在蒸汽发生器主承载焊缝焊接作业中有着相当重要的应用价值。文章对蒸汽发生器主承载焊缝焊接方面的问题展开探讨与分析，围绕焊接过程中的质量管控措施展开研究与论述，望能够总结此项工作中的经验与要点，从而获得质量更加可靠，成型更加美观的主承载焊缝。
参考文献
[1]郑张利，吴志远，曹阳，等.AP1000蒸汽发生器水室封头出口接管与主泵泵壳焊接超声波检测要求探讨[J].科技风，2014（23）：14-15.
[2]吴绍炳，张其先，曹海兵，等.AP1000核电蒸汽发生器管板热丝TIG焊工艺研究与应用[C]//中国安装协会焊接专业委员会2014年会暨能源装备及钢结构预制和安装焊接关键技术论坛论文集.2014：38-41.
[3]刘玉涛.核电站蒸汽发生器二次侧水压试验流程及传热管焊接部分渗漏的处理工艺简介[J].科技视界，2013（10）：154-155.
[4]廖国平，谢新.陶质衬垫焊工艺在核岛蒸汽发生器上水平支承上的应用[C]//2013年“玉柴杯”全国机电企业工艺年会暨第七届机械工业节能减排工艺技术研讨会论文集.2013：423-429.
[5]施熔刚，刘志明，郑红，等.胀接工艺对CPR1000核电站蒸汽发生器管子-管板胀接质量的影响[J].焊接，2014（1）：66-67.
[6]江双，蔡军.有限元分析不同工况下蒸汽发生器传热管热应力腐蚀[C]//火电厂金属材料与焊接技术交流2013年会论文集.2013：45-49.
相关热词搜索： 焊缝 发生器 蒸汽 承载 质量上一篇：L型法兰盘在风力发电机上的应用