摘 要： 东方锅炉厂承担广东岭澳核电站核岛中蒸汽发生器和稳压器等设备制造任务。苏州热工研究所作为业主方对东方锅炉厂稳压器和蒸汽发生器制造过程进行监督检验，本文以稳压器制造为例，从监检角度介绍了稳压器筒体内表面大面积不锈钢堆焊工艺技术。 　　
关键词： 稳压器 筒体 堆焊 检验
　　 Abstract： DongFang Boiler Works had undertaken to manufacture the equipments of steam generator and pressurizer for GuangDong LingAo Nuclear Power Station. On behalf of the project owner, SNPI performanced supervision and inspection for the manufacturing process of steam generator and pressurizer. Taking the manufacturing of pressurizer as an example, this paper briefly introduces the intenal shell stainless steel cladding technology from supervision and inspection viewpoints. 　
　 Key words： Pressurizer Shell Cladding Inspection
1 　前言
　　稳压器在核电站中是对一回路压力进行控制和超压保护的重要设备。稳压器用于调节因负荷变化引起的正波动和负波动，在正常运行时，稳压器内下部是水，上部是蒸汽，水处于饱和状态。在正波动时，由喷淋系统冷凝容器内的蒸汽，在负波动时，由水的闪蒸和加热水产生蒸汽，达到调节压力的作用。
　　稳压器是一个立式圆柱形容器，高为13 m，直径为2.5 m，内部容积为39.7 m3，净重为80 t。壳体为合金钢板16MND5，厚度为113 mm。稳压器容器壳体和反应堆冷却剂接触的内表面，用奥氏体不锈钢堆焊具有和AISI308L钢相同的防腐蚀性能。
　　母材即壳体材料（16MND5）化学成分如表1。 表1 壳体材料（16MND5）化学成分 元素 碳 锰 磷 硫 硅 镍 含量% ≦0.22 1.15～1.60 ≦0.008 ≦0.008 0.10～0.30 0.50～0.80 元素 铬 钼 钒 铜 铝 钴 含量% ≦0.25 0.43～0.57 ≦0.01 ≦0.08 ≦0.04 ≦0.03
2 　不锈钢堆焊要求
　　不锈钢一般堆焊两层，即过渡层和耐蚀层，在低合金钢上堆焊不锈钢，原则上是要保证稀释后的过渡层化学成分接近耐蚀层。为使过渡层具有良好的抗裂性和塑韧性，按RCC－M中SA3634规定不锈钢堆焊层铁素体含量应控制在5%~12%之间。在选择堆焊用焊接材料及焊接参数时，必须严格控制熔敷金属中的铁素体含量，过量的δ-铁素体在一定条件下会转化成σ相造成脆化，因此在带极堆焊时，除熔深外，还应特别注意相邻焊道之间的搭接量，带极堆焊的搭接量一般应控制在8~10 mm的范围内。
3 　稳压器筒体内表面堆焊工艺
3.1 焊接前工作
　　在稳压器壳体内表面堆焊前，待堆焊面应进行目视及着色检验，不允许有任何表面超标缺陷，筒体内表面清洁，确保表面无任何污物、油渍，并干燥，保证堆焊后堆焊层的质量。
3.2 焊接方法
　　采用自动带板埋弧焊，第一层过渡层和第二、三层为面层。 3.3 焊接设备
　　伊莎埋弧自动焊机LAE1000，将堆焊头装上直丝马达即可成自动堆焊机，可调式给送机构从30 mm至100 mm焊带均适用，采用直流正极、电弧下降、双管道式药剂给送装置，堆焊带宽度为60 mm。 3.4 焊接简图
　　由于筒体为圆筒型，堆焊时筒体转动而机头自动送进焊丝带，从而保持水平堆焊位置。
　　（1）第一层 24Cr-12Ni
　　（2）第二层及第三层 20Cr-10Ni 3.5 焊接参数
　　应严格按焊接工艺评定执行。焊接工艺参数见表2。 表2 焊接工艺参数 焊接层 焊丝 焊剂 焊带尺寸 （mm） 焊接电流 （A） 电流电压 （V） 焊接速度 （cm/min） 1 ER309L 9V308T1Q5 60X0.5 700~800 25~29 13.5~14.5 2、3 ER308L 8B308T2Q5 60X0.5 700~800 25~29 9.5~10.5 3.6 焊前预热
　　用天然气喷枪林弹雨（多个），同时加热整个筒体外表面、预热温度为150℃但不能超过250℃，焊接过程中始终保持筒体温度控制在150~250℃之间。预热是一种改善材料焊接性能和减缓焊接接头冷却速度的有效措施，同时也能克服空气温度对焊接质量的影响，能有效防止焊接裂纹和气孔的产生。
3.7 焊接操作
　　在以上1~6项工作完成后开始堆焊。整个焊接过程由全自动程序控制，焊接参数严格按照焊接工艺执行，监督和检验人员必须对操作者每次的第一个起焊点进行检查，包括待焊区表面状态、焊接设备、仪表指示、预热温度、操作人员资格等检验。在焊接过程中检验人员还需严格检验各层之间搭接量；第一层的过渡层之间搭接量不能小于5 mm（见图1）；第二层不锈钢堆焊层和第一层过渡层搭接量不能小于4 mm，目标9 mm（见图2）；第二层和第二层间、第二层和第三层间搭接量应不小于8 mm（见图3）。
3.8 焊后处理
　　堆焊完成后应立刻进行消氢处理，消氢处理的工艺参数见表3。 表3 消氢处理的工艺参数 焊接层数 后热温度（min） 后热温度（max） 后热保温时间（min） 1、2、3 250℃ 400℃ 4 h 　　如果在堆焊过程中中间停止焊接或发现层间温度低于150℃，应立该进行一个消氢后热处理。
3.9 焊后消应力热处理
　　在整个筒体内表面第一层过渡层堆焊焊接完成后应进行目视、着色探伤检查，焊缝表面不许有气孔、夹渣、裂纹、表面氧化等缺陷，经检验合格，应立刻进行焊后消应力热处理。焊后消应力热处理工艺参数见表4。 表4 焊后消应力热处理工艺参数   单位 热处理要求 起始 ℃ 350 加热速度（max） ℃/h 55 温度范围 ℃ 595~620 保温时间 h-min 1h~1h30min 冷却速度 ℃/h 55 冷却至 ℃ 350
　　消除应力处理是根据合金钢的要求进行，一般对于耐蚀层因为它是内弯变形，使应力降低，并且如果耐蚀层热处理温度时间控制不当，耐蚀层交界处因渗碳影响会形成脆硬的马氏体，同时耐蚀层受敏化温度的影响会降低耐蚀层的耐晶间腐蚀能力，因此不锈钢复合钢板耐蚀层一般不进行消除应力热处理。
4 　堆焊焊缝的检验
4.1 焊缝目视检查
　　焊缝表面目视检查（VT）应符合技术要求。
4.2 尺寸检查
　　焊道宽窄均匀，堆焊层厚度应符合图纸要求。
4.3 表面渗透探伤
　　着色探伤检查（PT）应符合技术要求。
4.4 超声波探伤
　　堆焊焊缝应经100%超声波探伤检查（UT）II级合格。 　　对于重要的质量见证点，监检人员应亲自到现场监督检查确认并认可。
4.5 晶间腐蚀试验
　　耐蚀层晶间腐蚀试验应符合图纸和技术标准要求。
4.6 水压试验
　　按设计要求进行水压试验并符合规范及标准要求。
5 　焊缝返修
　　焊缝返修采用手工电弧焊焊接，堆焊熔敷金属厚度应大于等于5 mm。即使缺陷凹坑小于5 mm，堆焊返修的熔敷金属厚度也应大于等于5 mm（至少2层）。
　　过渡堆焊层发生返修时，返修焊接工艺参数如表5。
表5 过渡堆焊层返修焊接工艺参数 焊接层 焊条型号 直径 （mm） 电流 （A） 预热温度 （min） 层间温度 后热温度 后热保 温时间 1 E309L-15 Φ4 100~130 150℃ 150-250℃ 250-400℃ 4 h 　　表面堆焊层发生返修时，返修焊接工艺参数如表6。
表6 表面堆焊层返修焊接工艺参数 焊接层 焊条型号 直径 （mm） 电流 （A） 预热 温度 层间 温度 后热 温度 后热保 温时间 2、3 E308L-16 Φ3.2 90~120 150℃ 250℃ 250~400℃ 4 h E308L-16 Φ4 125~155 150℃ 250℃ 250~400℃ 4 h
　　对于表面成型不良或单个焊接缺陷，可用修磨方法将缺陷剔除，对于连续性缺陷，可用机加工方法将缺陷部位去除，然后进行VT、PT合格后方能进行堆焊，堆焊完成应进行消氢热处理。
　　对返修后的焊缝需进行VT、PT、UT检查，应符合技术标准。
6 　结论
　　稳压器中筒体内表面堆焊，在多方监督检验机制约束下运用可靠的质量保证体系，加强现场跟踪见证、检验和验收，采用自动埋弧带极堆焊工艺，把人为因素降到最小，使焊接工艺稳定、焊缝成型美观、质量可靠，大大地提高了劳动生产效率，自动埋弧带极堆焊对于大面积不锈钢堆焊是一种较为理想的方式。