筒体焊接详细焊接流程

1 焊接工艺及焊接资质的确定

按核电的要求，压力容器的焊接必须进行焊接工艺评定和焊工操作技能的考核。合格的焊接工艺评定结果，是制订供生产用的焊接工艺规程的依据。焊工技能评定是按照评定合格的焊接工艺规程，评定焊工获得合格焊接接头的能力。为满足除氧器的施工，公司派焊接人员前往除氧器的生产制造厂家——哈尔滨锅炉厂有限责任公司进行相关的焊工操作技能学习与考核。公司重新做了焊接工艺评定，在台山核电现场使用由焊接工艺评定转化的焊接工艺卡进行操作。 2 焊接方法及焊接材料的确定 除氧器筒体环焊缝为全位置焊接，焊条电弧焊具有灵活方便的特点，因此在此次施工中确定焊接方法为焊条电弧焊。焊接材料选用规格为：Ф3.2，4.0mm的E4915焊条。焊条使用前按照规定的温度及时进行烘干，并保存在保温筒内随用随取。坡口型式为单边内侧V型60°坡口，钝边为0.5～2mm，组对间隙为：1～2mm。 3 筒体焊缝的组对及点固焊 焊接坡口应保持平整，不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷；坡口表面及两侧（距离坡口边缘各20mm）的水、铁锈及其他有害杂质应清理干净。采用芝加哥卡具(见图2)调整筒身错边量及间隙，个别地方可按工艺卡上工序的要求装焊接筋板，调整完毕后装妥全部卡具。 点焊过程中，因为卡具的限制，无法进行电加热预热，此时需要利用火焰加热的方法对点焊部位进行预热，预热温度按工艺要求≥100℃。焊接工艺参数与正式焊接时选用的焊接参数一致，并保证焊透。

4 焊前预热 点焊完成后，为了保证预热温度在规定的范围内，且有持续性和有效性并减少焊后变形，采用整体电加热型式进行预热。在焊接坡口两边大约100mm范围外缠绕一定数量的绳式加热器，加热宽度≥100mm。再用保温棉进行隔热防护处理。加热器的调节温度按筒体内部坡口90mm范围内的温度≥100℃为准，见图3。按ASME规定，壁厚＜38mm的焊缝，在进行了相应的焊前预热处理的情况下，可不再进行焊后热处理。  

5 筒体的焊接

5.1 焊前准备 5.1.1架子搭设应便于焊接作业的开展。焊接作业前，焊工应穿戴好专用的手套、工作服、面罩等，戴好安全帽，高处作业时必须正确挂好安全带。 5.1.2筒体内部作业时，需要做好通风照明工作。容器内的照明等用电不得超过24V。 5.1.2.1必须对焊机、焊枪、焊把、电焊线等进行检查，防止造成触电隐患和电弧擦伤容器设备表面。 5.1.2.2检查电焊机，如发现焊机有任何异常情况，必须立即维修或更换。 5.2 焊接 5.2.1此类大型容器的长焊缝，容易在焊接受热过程中产生变形。根据以前的除盐水箱等容器焊缝的工程经验，焊接前在筒体内侧环焊缝区域设置刚性固定加强筋板，以起到控制变形的作用。筋板间的距离范围在350～500mm之间，为减少筋板对焊接连续性的影响，加强筋板都在焊缝的位置预留焊接孔洞。加强筋板点固焊完成，检查合格后焊接牢固。 5.2.2筒体环焊缝焊接时，为防止焊接受热不均而引起筒体变形，由4名焊工同时进行对称分段退焊，焊接顺序见图5（A、B、C、D表示4位焊工，1、2、3、4、6表示焊缝焊接的顺序号）。                                                        

图5 环焊缝焊接顺序示意图

5.2.3操作时，4名焊工尽量选择相同的焊接工艺参数（见附表），按统一指令进行焊接操作。每层同一序号的焊道全部焊完后，再同时开始焊接下一序号的焊道。每层焊缝全部焊接完毕后，打磨并检查合格，才能进行下一层的焊接。 5.2.4每层焊道之间的搭接处要错开10～15mm，每道焊缝的宽度不得大于焊条直径的4倍。建议当焊缝坡口宽度＜15mm时，可进行单道摆动焊接操作；当焊缝坡口宽度在15～25mm范围时，可分2道摆动施焊；当焊缝坡口宽度＞25mm时，可分3道摆动施焊。 5.2.5施焊过程中，应注意接头和收弧的质量，接头应熔合良好，外观平齐。收弧时应将熔池填满。为避免应力集中，焊缝金属应过渡圆滑，防止咬边。焊缝完成后，焊工应认真检查焊缝，不得有裂纹、未焊透、夹渣、气孔等缺陷。图6为现场施焊的情况。

             附表 焊接工艺参数表

5.2.6筒体内部焊接完毕后，调节电加热器的输出功率，使筒体外表面的温度≥150℃，利用碳弧气刨在外表面进行焊缝清根处理。碳弧气刨加工完成后，用砂轮机进行仔细打磨，去除淬硬层及焊疤，打磨完成后进行100%MT检验，无裂纹、气孔、夹渣等焊接缺陷后进入筒体外部焊缝的焊接。 5.2.7筒外部环焊缝按内部的焊接顺序及工艺，由4名焊工进行对称分段退焊。 6 检验        焊接完成后，修磨焊缝，焊工自检后，由QC人员进行VT（目测）或DT（仪测）。检查合格后，进行100%的MT（磁粉）检测。MT检测合格后进行RT（射线）检验。 本除氧器因工艺措施得当，焊前工艺交底清晰及各方面的重视，所有检验一次合格。至此，台山核电除氧器焊接取得了圆满成功，获得了业主及厂家的一致认可。 7 结论 通过一系列的操作，笔者认为，除氧器筒体环焊缝的几个重要焊接因素在于： 7.1有效的整体电加热预热型式，加热较为均匀，有效消除焊接应力，保证了厚壁筒体焊接的质量，减少甚至完全消除了焊接裂纹、气孔等缺陷的存在。 7.2由4人对称分段焊接，再每层每道逐步分段退焊，是控制焊接变形的重要且有效措施。 7.3采用内侧单边V型坡口，虽然一定程度上恶化了焊接操作人员的操作环境，但改善了焊接残余应力，减少了焊接变形，不失为一个良好的改革创新。 7.4焊缝附近设置刚性固定加强筋板，是焊接变形得到有效控制的重要措施之一。