不锈钢覆面板在焊接过程中的缺陷与原因

3.0 闻远设计 2023-02-25 166 4 15.51KB 4 页 2光币

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不锈钢覆面板在焊接过程中的缺陷与原因

摘要：通过对核电站水池采用的不锈钢覆面板在焊接过程中出现的缺陷及其产生原因进行了分

析，并制订了相应的返修方案和后续的预防措施。结果表明：按照所制订的返修方案进行处理

后的焊缝经无损检验结果合格，制订的预防措施可为其他同类型产品的焊接提供参考和借鉴。

关键词：核电站；不锈钢水池；焊接缺陷；夹渣；焊接返修；挖凿；

　 0　引言

核电站不锈钢水池的主要功能是为核设备运行提供适宜的清洁环境，阻止放射性物质深入核电

站内部混凝土结构，保护运行期间工作人员安全，方便核电站退役后清洁处理、燃料临时存

放、肥料处理等，其建造质量的好坏直接影响核电站运行的安全性[1].目前，我国核电站中的

水池主要有安全壳内换料水贮存水池（IRWST）、反应堆堆腔不锈钢水池、辅助给水箱

（ASP）、穹顶外挂水箱（ASP）、堆腔注水水池（EHR）、应急给水箱、缓冲给水箱堆内换

料水池和燃料厂房水池等，单台机组水池焊缝的总长约 4 000 m.

核电站不锈钢水池质保级别为 1级，焊缝等级的验收标准高于 RCCM 标准规范 1级。按设计文

件的要求需进行 100%射线探伤，焊接质量要求非常严格。目前核电站不锈钢水池覆面板现场

拼装主要采用后贴法工艺，即先将水池骨架固定在结构混凝土上，然后将水池覆面板安装在水

池骨架上，现场采用手工 TIG 焊工艺。

　 1　基本技术条件

1.1 不锈钢水池介绍

不锈钢水池是核电站整个运行期间核燃料及废料运输、储存的容器，电站运行期间，部分水池

充满含硼化水，作为核燃料、废料放射性物质的屏障[2].不锈钢水池覆面板材质为

022Cr19Ni109 （00Cr19Ni10）超低碳奥氏体不锈钢（相当于 304L ）, 00Cr19Ni10 是一种应用

很广泛的 Cr18-Ni8 型奥氏体不锈钢，具有良好的弯曲、焊接性，良好的耐蚀性和组织稳定性，

抗冷变形能力好，但是在低温下其塑性和韧性会有所降低[3].水池覆面板板厚主要为 3, 4 mm 和

6 mm,不锈钢水池覆面板安装焊缝位置主要有平缝、横缝和立缝。

1.2 母材材质

核电站不锈钢水池覆面板 00Cr19Ni10 钢的力学性能和化学成分分别见表1和表 2.

表2 不锈钢水池用母材化学成分（质量分数）（%）

1.3 焊接材料

根据母材的化学成分选择相近化学成分的焊接填充材料，力学性能选择相应强度级别的焊接材

料，主要保证焊缝金属的强度、塑性和韧性等力学性能与母材的匹配，以保证结构使用性能的

要求[4].不锈钢水池覆面板的焊材选用焊丝牌号 ER308L;规格准 2.0 mm.焊材力学性能和化学成

分见表3.

1.4 水池安装流程

核电站施工期间，水池覆面的安装主要在主体结构混凝土浇筑完成以后，首先开始搭设水池安

装的框架，框架采用 2个不锈钢的 U形钢扣合而成，其中 1个U形钢作为覆面板焊接的垫板，

然后对框架的其他部分进行二次抹灰和刷漆，抹灰后与覆面板的垫板平齐，再按照框架的尺寸

铺设水池覆面板，并进行组对焊接，焊接完成后进行无损检验（以U形钢的扣合空间作为射线

探伤的拍片槽），最后进行水池覆面整体的酸洗钝化和尺寸检验，主要的流程如图 1所示。

1.5 焊接工艺参数

焊接工艺参数是影响焊接过程正常进行和焊接质量的多个要素，直接影响焊缝成形、尺寸、焊

接质量和生产率[5],结合不锈钢水池的结构及焊缝形式（带垫板V形坡口对接焊）所选择的焊

接工艺参数见表4.

　 2　缺陷的产生及原因分析

2.1 缺陷的产生

不锈钢水池在焊接完成后，进行焊缝外观检查、液体渗透检验和射线探伤。焊缝打磨挖凿后及

底片显示示例如图 2所示。

图2 不锈钢水池焊缝打磨挖凿及底片显示

其中焊缝外观检查、液体渗透检验结果全部合格，但射线探伤底片显示，靠近焊缝熔合线的母

材侧有大量不规则形状的异常显示，对有异常显示的位置进行打磨挖凿后，再次进行射线探伤

发现缺陷依然存在。

2.2 原因分析

通过对核电站不锈钢水池焊接过程所涉及的人员、焊接工艺、焊接填充材料、焊接设备、施工

环境等多方面影响焊接质量的因素进行了逐项排查[6],发现该条焊缝施工过程中所使用的焊接

工艺和焊接材料与其他焊缝的相同，焊工为有资质且经验丰富的焊工，所用焊接设备与其他焊

缝采用设备一致，但产生缺陷的焊缝在施工区域和施工时的环境有差别。主要为：核电站建设

地处沿海地区，该地区焊接施工期间以阴雨天气居多，因此，现场焊接时搭设了防风防雨棚进

行防护。

产生缺陷的焊缝位置为不锈钢水池天花板折弯处与墙体连接位置，且在水池覆面板焊接施工

时，外部混凝土施工同时进行，同时采用小木槌对打磨后的焊缝上方进行敲击，发现有灰渣掉

落，如图 3所示，由此可知，混凝土施工产生的灰浆留在了水池龙骨框架和不锈钢覆面之间，

残留的灰渣影响打底焊道局部的清洁度，最终导致焊缝射线探伤底片中有异常的影像。

图3 敲击挖凿后的焊缝掉落的混凝土灰渣

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摘要：

不锈钢覆面板在焊接过程中的缺陷与原因摘要：通过对核电站水池采用的不锈钢覆面板在焊接过程中出现的缺陷及其产生原因进行了分析，并制订了相应的返修方案和后续的预防措施。结果表明：按照所制订的返修方案进行处理后的焊缝经无损检验结果合格，制订的预防措施可为其他同类型产品的焊接提供参考和借鉴。关键词：核电站；不锈钢水池；焊接缺陷；夹渣；焊接返修；挖凿；　0　引言核电站不锈钢水池的主要功能是为核设备运行提供适宜的清洁环境，阻止放射性物质深入核电站内部混凝土结构，保护运行期间工作人员安全，方便核电站退役后清洁处理、燃料临时存放、肥料处理等，其建造质量的好坏直接影响核电站运行的安全性[1].目前，我国核电站中的...

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