山東電建二公司    趙紅軍

摘要：由于焊接質(zhì)量直接關(guān)系著核電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，焊接質(zhì)量控制在施工過程中顯得尤其重要。本文以嶺澳核電站常規(guī)島安裝工程為例，敘述了核電站安裝工程的焊接質(zhì)量控制。

關(guān)鍵詞：焊接    質(zhì)量    控制

    由于石油、天然氣和煤的成本不斷攀升，目前，世界各國都在打核電的主意。一度受到冷落的核能發(fā)電,在國際能源結(jié)構(gòu)中的地位將逐步提高，核電站建設(shè)也成為世界各國的熱點(diǎn)話題。種種跡象也正在表明，目前歐美不少國家正在調(diào)整能源政策，擴(kuò)大核電比重，以解決未來的電力需求。近期，我國政府也審議并原則通過《核電中長期發(fā)展規(guī)劃（2005—2020年）》，核電發(fā)展戰(zhàn)略由“適當(dāng)發(fā)展”向“積極發(fā)展”轉(zhuǎn)變，到2020年，我國的核電裝機(jī)容量將從現(xiàn)在的870萬千瓦達(dá)到4000萬千瓦。4000萬千瓦的容量意味著還需要新開工建設(shè)30臺左右的百萬千瓦級核電機(jī)組，核電建設(shè)將在這15年的時間里翻一番。而焊接質(zhì)量是反應(yīng)機(jī)組安裝水平的重要指標(biāo)之一，焊接質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到安裝質(zhì)量能否達(dá)到合同的要求，保證機(jī)組長期、穩(wěn)定、安全的運(yùn)行。如何保證焊接質(zhì)量，使焊接質(zhì)量處于可控狀態(tài)是一項(xiàng)十分重要的任務(wù)。本文以嶺澳核電站常規(guī)島安裝工程為例，敘述了核電站安裝工程的焊接質(zhì)量控制，希望對以后參加核電建設(shè)的建設(shè)者有所借鑒。

1焊接工程簡介

嶺澳核電站2×1000MW常規(guī)島安裝大小口徑管道總長146745米，有焊口76848余只（見表一）。每臺機(jī)各有一臺φ4200×50000毫米（分4段供貨）的大型除氧器需要現(xiàn)場組合焊接及熱處理，三臺大型凝汽器需要在現(xiàn)場進(jìn)行組合焊接，１６個軌道焊縫需現(xiàn)場焊接。整個常規(guī)島焊接質(zhì)量要求高、執(zhí)行的國際焊接標(biāo)準(zhǔn)多（見表二）、工作量大、材料復(fù)雜。常見的鋼材有低碳鋼、耐熱合金鋼、奧氏體不銹鋼三大類，材料的特點(diǎn)是鋼號多，異種鋼接頭多，同一鋼號下的材料還有差別，如A106B還分普通碳鋼和控鉻碳鋼，兩者使用的焊接材料也不同，將不同鋼號的材料進(jìn)行分類是本工程特點(diǎn)之一。

表一：嶺澳常規(guī)島焊口數(shù)量統(tǒng)計(jì)

類別

#1機(jī)

#2機(jī)

#1、2機(jī)合計(jì)

管道長度

焊口數(shù)量

管道長度

焊口數(shù)量

管道長度

焊口數(shù)量

大口徑

OD≥80mm

21196m

9514只

19590m

7910只

40786m

17424只

小口徑

OD＜80mm

40994m

26363只

37390m

21326只

78384m

47689只

儀表管

14075m

5990只

13500m

5745只

27575m

11735只

合計(jì)

76265m

41867只

61590m

34981只

146745m

76848只

    表二：嶺澳常規(guī)島安裝常用焊接標(biāo)準(zhǔn)

序號

標(biāo)準(zhǔn)號

標(biāo)準(zhǔn)名稱

適用范圍

備注

1

BS EN 287

焊工考試標(biāo)準(zhǔn)

焊工考試

歐洲標(biāo)準(zhǔn)

2

BS EN 288

焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)

焊接工藝評定

歐洲標(biāo)準(zhǔn)

3

BS 709

焊接接頭破壞性試驗(yàn)方法

焊接工藝評定

英國標(biāo)準(zhǔn)

4

BS 4870

焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)

焊接工藝評定

英國標(biāo)準(zhǔn)

5

BS 4871

焊工考試標(biāo)準(zhǔn)

焊接工藝評定

英國標(biāo)準(zhǔn)

6

BS 2633

一級載流體鋼管道焊接標(biāo)準(zhǔn)

管道焊接

英國標(biāo)準(zhǔn)

7

BS 2971

二級載流體鋼管道焊接標(biāo)準(zhǔn)

管道焊接

英國標(biāo)準(zhǔn)

8

BS 4677

不銹鋼管道焊接標(biāo)準(zhǔn)

管道焊接

英國標(biāo)準(zhǔn)

9

BS 2654

水箱類容器制造標(biāo)準(zhǔn)

水箱焊接

英國標(biāo)準(zhǔn)

10

BS EN 25817

鋼接頭焊接質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

凝汽器焊接等

英國標(biāo)準(zhǔn)

11

ASME 31.1

壓力管道

凝結(jié)水精處理管道

美國標(biāo)準(zhǔn)

12

CODAP 95

壓力容器制造標(biāo)準(zhǔn)

除氧器焊接及熱處理冷凝器焊接等

法國標(biāo)準(zhǔn)

13

ISO10042

鋁及鋁合金焊接驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

鋁母線焊接

國際標(biāo)準(zhǔn)

2焊工培訓(xùn)及取證

    從事常規(guī)島安裝工程的焊工共有93名，所有焊工都取得過電力部或勞動部的焊工資格證，并且絕大多數(shù)焊工都有多年的火電站安裝的焊接經(jīng)驗(yàn)，但根據(jù)合同要求，所有焊工必須按英國標(biāo)準(zhǔn)重新進(jìn)行培訓(xùn)和焊工考試，合格后方能從事與合格證相符合的焊接工作。

    焊工考試標(biāo)準(zhǔn)按照目前英國所執(zhí)行的歐洲標(biāo)準(zhǔn)BS EN 287進(jìn)行，焊工考試過程中，業(yè)主的焊接工程師進(jìn)行全過程的監(jiān)督和審查， 后由經(jīng)過授權(quán)的SEPC焊接工程師和業(yè)主的焊接工程師共同批準(zhǔn)焊工資格。批準(zhǔn)后的焊工資格保持兩年有效，但從事合格項(xiàng)目的焊接工作間斷不得超過6個月，在此期間要保持良好的焊接質(zhì)量。

焊工培訓(xùn)工作在嶺澳工程中始終貫穿整個常規(guī)島安裝過程，在工程的前期主要是大批次的基礎(chǔ)培訓(xùn)和取證，中后期主要是針對現(xiàn)場出現(xiàn)問題進(jìn)行強(qiáng)化培訓(xùn)或特殊項(xiàng)目的補(bǔ)項(xiàng)取證培訓(xùn)。整個工程中SEPC共培訓(xùn)焊工534人次，取證531項(xiàng)，人均5.7項(xiàng)，強(qiáng)有力的培訓(xùn)工作為確保工程的焊接質(zhì)量打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3焊接工器具的校驗(yàn)及檢查

定期對正在使用的電焊機(jī)、氬氣表等計(jì)量工器具進(jìn)行校驗(yàn)、標(biāo)定（嶺澳工地電焊機(jī)每6個月校驗(yàn)一次，氬氣表每12個月校驗(yàn)一次），不合格的停止使用；定期對焊接設(shè)備維護(hù)、保養(yǎng)；定期對焊槍、氬氣膠管等進(jìn)行檢查，如有損壞立即更換。

在整個工作工程中，應(yīng)使各種焊接設(shè)備始終處于合格、可靠、適用的狀態(tài)。

4過程控制

不論核電站還是常規(guī)火電站，在質(zhì)量保證程序中均規(guī)定焊接過程控制為特殊過程控制。但核電施工中焊接過程控制更加嚴(yán)格。概括起來有以下幾個特點(diǎn)。

4.1 程序化管理和質(zhì)保監(jiān)督

工程中所有的焊接活動都必須有相應(yīng)的程序進(jìn)行指導(dǎo)和規(guī)范，專門用于指導(dǎo)焊接工作的管理程序有3個，工作程序有15個。質(zhì)量保證（QA）監(jiān)督始終貫穿整個焊接過程。

 針對焊接施工過程的特殊性，在工程初期負(fù)責(zé)焊接專業(yè)施工的焊接施工隊(duì)每周都要經(jīng)過一次業(yè)主或SEPC的QA部檢查或監(jiān)督。一是檢查工作過程執(zhí)行程序的符合性，二是驗(yàn)證程序控制施工的可靠性。有關(guān)程序先后進(jìn)行了多次修改和升版，其中《焊接和NDE管理（QMP037）》程序，從獲業(yè)主批準(zhǔn)的B版開始，在工程初期已升到了H版。

 嚴(yán)格的監(jiān)督和檢查，提高了焊接管理程序和工作程序的可靠性和操作性，確保了焊接施工過程的可控和在控。

4.2 焊接工藝卡

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，嶺澳工程中所有需要焊接的鋼種都按國外焊接標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了焊接工藝評定，包括已從大亞灣核電站建設(shè)所做的焊接工藝評定。嶺澳核電站常規(guī)島安裝工程累計(jì)完成焊接工藝評定62組，根據(jù)這些工藝評定，共編制了指導(dǎo)施工的焊接工藝卡78份，焊接工藝卡中規(guī)定了適用鋼種的焊接標(biāo)準(zhǔn)、焊接位置、焊接工藝、允許施焊的母材規(guī)格（外徑和壁厚）、焊接材料、組對要求、預(yù)熱及熱處理、層間溫度、適用電流等信息，同時也包含了制定該工藝卡所依據(jù)的焊接工藝評定等有關(guān)信息。嶺澳工程中所有的焊接作業(yè)均在適用的焊接工藝卡指導(dǎo)下進(jìn)行施工。

4.3 焊縫記錄單

嶺澳常規(guī)島工程，除支吊架外的所有焊縫均使用焊縫記錄單進(jìn)行了全過程的跟蹤記錄。SEPC對所有的焊縫均進(jìn)行了編號與標(biāo)識，每只焊口的編號是唯一和可追溯的，焊縫的編號是焊縫記錄和使用計(jì)算機(jī)管理的基礎(chǔ)（見附件一：焊縫記錄單）。

每一只焊口的每一道工序及進(jìn)行的各種檢驗(yàn)、檢查都在焊縫記錄單上記錄，并通過管線檢查核對焊縫記錄在圖紙、焊縫記錄單和已安裝焊口的一致性， 終形成竣工資料移交給業(yè)主。這與常規(guī)火電只記錄四大管道的要求很不相同。焊縫記錄單分為大口徑焊縫記錄單和小口徑焊縫記錄單兩種，焊縫記錄單主要有以下作用：

   （1）記錄焊縫的基礎(chǔ)信息，如圖紙?zhí)枴①|(zhì)量計(jì)劃號、母材材質(zhì)、焊縫號、焊接程序、對口要求、焊接工藝、焊接材料等，指導(dǎo)現(xiàn)場工作。

   （2）記錄現(xiàn)場施工和檢查情況，保持現(xiàn)場施工的可追溯性。

   （3）保持焊接及檢驗(yàn)過程中各工序間的連續(xù)性，對焊接施工進(jìn)行全過程跟蹤。

4.4  焊接管理數(shù)據(jù)庫

由于每一個焊口都有全過程管理的焊縫記錄單，大部分焊口又都有無損檢驗(yàn)（NDE）報(bào)告，常規(guī)島7萬余只焊口均要進(jìn)行這種繁復(fù)、詳細(xì)的管理。針對這種情況，SEPC開發(fā)了焊接管理軟件，用于焊縫記錄單和焊接數(shù)據(jù)管理。

 其主要功能為：

   （1）焊縫記錄單管理。根據(jù)輸入的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)行焊縫記錄單的管理，打印焊縫記錄單并作為質(zhì)量記錄報(bào)告集中管理。

   （2）焊口過程管理。可以將焊口的待焊接、焊接完成、焊接合格、焊口返修等焊接的全過程進(jìn)行準(zhǔn)確、及時的跟蹤。

   （3）焊口的文件管理。根據(jù)各系統(tǒng)的焊口清單和焊接過程文件，繪制 終的管線竣工圖，使圖紙中的焊口更加準(zhǔn)確、全面，避免了遺漏。

4.5  過程檢查及驗(yàn)收

       施工過程中，嚴(yán)格執(zhí)行經(jīng)業(yè)主批準(zhǔn)的質(zhì)量計(jì)劃，嚴(yán)禁跨越質(zhì)量計(jì)劃中的W點(diǎn)（見證點(diǎn)）和H點(diǎn)（停工待檢點(diǎn)），檢查情況必須在質(zhì)量計(jì)劃或焊縫記錄單中記錄。同時SEPC制定了18條工藝紀(jì)律和違反工藝紀(jì)律的處罰措施，在施工過程中貫徹執(zhí)行。施工中要求焊工“一次就把工作做對”，每一個焊工就是質(zhì)量的第一責(zé)任人。焊接施工隊(duì)設(shè)有隊(duì)級檢驗(yàn)員4名（簡稱QC1）、兼職隊(duì)級檢驗(yàn)員3名、公司級檢驗(yàn)員2名（簡稱QC2），監(jiān)督工藝紀(jì)律的執(zhí)行、檢查每道工序的施工質(zhì)量。外觀質(zhì)量由QC1進(jìn)行的驗(yàn)收檢查；重要工序如焊縫對口：對大于DN150的一級管道QC1要進(jìn)行的檢查，其余管道不低于10%的抽查。

業(yè)主監(jiān)督貫穿于施工的全過程。業(yè)主工程部負(fù)責(zé)工程監(jiān)督，不同于一般的監(jiān)理制。工程部金屬監(jiān)督控制科（簡稱MQC）有3人負(fù)責(zé)常規(guī)島焊接工程的監(jiān)督，每一個施工環(huán)節(jié)如焊工合格證簽署、坡口組對、外觀檢查、預(yù)熱/熱處理報(bào)告、NDE報(bào)告、焊縫 終驗(yàn)收、管線檢查、竣工草圖、竣工圖等，業(yè)主或抽查或檢查，并在相應(yīng)的記錄單上簽字。尤其是射線檢驗(yàn)底片，每一張底片都要經(jīng)過業(yè)主 后審查方可通過。

4.6  量化控制和考核

任何一項(xiàng)工作只要可以測量，工作質(zhì)量就可以量化控制并有了考核的基礎(chǔ)，工程初始致力于確定焊接工作的測量平臺。焊接質(zhì)量以焊縫探傷一次合格率為指標(biāo)，焊接工作量研究開發(fā)了焊接當(dāng)量統(tǒng)計(jì)法。在實(shí)際操作過程中，將焊接合格率和焊接當(dāng)量結(jié)合起來，制定了焊接質(zhì)量和工作量的考核辦法，通過計(jì)算機(jī)及時將每個人、每個班組的量化結(jié)果上網(wǎng)公布，每個人的工作績效、經(jīng)濟(jì)效益用數(shù)字說話，達(dá)到了公開、公平、公正地考核和評比，使得每個焊工都能將精力用在工作上，促進(jìn)了焊工內(nèi)部的良性競爭，激發(fā)大家積極向上的精神，保證了焊接質(zhì)量的穩(wěn)定和提高。

 4.7  NDE監(jiān)督檢驗(yàn)

BS標(biāo)準(zhǔn)與國標(biāo)的焊縫分級、探傷比例、每只焊口的透射片子數(shù)量不同，BS標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的NDE比例見表2和表3。在給水系統(tǒng)管道中，只要工作溫度大于200℃，或工作壓力超過24bar（1bar≈0.1MPa），該系統(tǒng)管道焊縫即為一級焊縫；在蒸汽系統(tǒng)中，只要工作溫度大于220℃，或工作壓力大于17bar，該系統(tǒng)管道焊縫即為一級焊縫，其余均為二級焊縫。BS標(biāo)準(zhǔn)雖然分類較為簡單，但同樣工作參數(shù)的焊縫探傷比例，核電工程與常規(guī)火電站工程相比要大的多。例如主蒸汽管道工作參數(shù)是86bar，316℃，按照DL 5007-92要求只需做50%的射線或超聲檢驗(yàn)，而按BS標(biāo)準(zhǔn)要做的射線檢驗(yàn)（只有在射線檢驗(yàn)無法進(jìn)行的情況下，征得業(yè)主同意后，方可用超聲檢驗(yàn)代替射線檢驗(yàn)）；主給水管道工作參數(shù)是123bar，195℃，同樣按照DL 5007-92要求只需做50%的射線或超聲檢驗(yàn)，而按BS標(biāo)準(zhǔn)也要做的射線檢驗(yàn)。其它系統(tǒng)中一級焊縫多數(shù)工作參數(shù)只相當(dāng)于常規(guī)火電站的中溫中壓焊縫，按照DL 5007-92要求只需做5%或25%的射線或超聲檢驗(yàn)，而按BS標(biāo)準(zhǔn)要做的射線檢驗(yàn)。嶺澳工程中射線探傷焊口占對接焊口的31%（常規(guī)火電一般低于10%）；表面探傷焊口占所有焊口的36%（常規(guī)火電很少用到表面探傷）。而且所有的系統(tǒng)的焊縫都經(jīng)過了不同比例的NDE檢驗(yàn)，除儀用空氣等少數(shù)幾個系統(tǒng)外，所有的管道系統(tǒng)都進(jìn)行了不同比例的射線探傷檢驗(yàn)。

正因?yàn)槿绱舜蟮臋z驗(yàn)比例，給焊工施工時造成了一定的壓力，同時也增強(qiáng)了焊工的責(zé)任心，推動了焊接質(zhì)量的提高。

 

  表2     BS標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓力試驗(yàn)的焊縫NDE檢查要求

焊縫等級

接頭型式

規(guī)    格

DP/MP比例

RT/UT比例

一級焊縫

對    接

OD≤150NS和T≤25mm

10%

10%

OD>150NS

或T>25mm

支管連接

OD≤150NS和T≤25mm

10%

10%

OD>150NS

或T>25mm

角    接

OD≤150NS和T≤25mm

10%

N/A

OD>150NS

或T>25mm

N/A

二級焊縫

僅做目視檢查

  表3  BS標(biāo)準(zhǔn)不進(jìn)行壓力試驗(yàn)的焊縫附加NDE試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

焊縫等級

一級焊縫

二級焊縫

對接焊縫

RT或UT

50NS<OD≤150NS 10%RT或UT

OD>150NS       RT或UT

支管連接

OD≤50NSPT或MT

OD>50NS RT或UT

50NS<OD≤150NS 10%RT或UT

OD>150NS       RT或UT

角焊縫

   PT或MT

10%  PT或MT

5改善焊接環(huán)境

焊接時，若周圍環(huán)境有風(fēng)，應(yīng)用蓬布等物遮擋直至周圍環(huán)境適于焊接作業(yè)；若周圍環(huán)境濕度過大，應(yīng)用烘干機(jī)、除濕機(jī)控制環(huán)境濕度，并對管壁用火焊、電吹風(fēng)、干抹布檫試等手段檫試干凈以防止管壁結(jié)水珠，且焊接時應(yīng)適當(dāng)保持一定的層間溫度以避免層間結(jié)水珠；對焊工提供充足的防暑降溫用品；對于焊接位置困難等復(fù)雜環(huán)境，合理介紹施工順序，使用高水平焊工，QC加強(qiáng)困難焊口的現(xiàn)場監(jiān)督、指導(dǎo)。

6質(zhì)量控制的效果

通過以上各種控制手段，嶺澳核電站常規(guī)島安裝自1999年3月開工至結(jié)束，射線檢驗(yàn)焊口共12846只，底片55023張，表面探傷焊口29287只，累計(jì)射線檢驗(yàn)一次合格率為99.23%（見附件二焊縫射線探傷一次合格率曲線），焊縫返修率底于1%。合格率的提高大大降低了工程施工成本，從返修的角度看，一個返修口，從工程師準(zhǔn)備返修文件、焊工打磨出缺陷、NDE進(jìn)行表面探傷、業(yè)主見證、焊工焊接、NDE射線探傷，到返修文件 終簽字關(guān)閉，每個返修口至少折合3個工日，嶺澳工程按5.5萬張底片計(jì)算，合格率每降低1個百分點(diǎn)，相當(dāng)550個返修部位，折合1650個工日，對工程的進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)效益的損失是巨大的，因此合格率的提高不僅體現(xiàn)在榮譽(yù)上，還體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)成本上。嶺澳常規(guī)島安裝工程的焊接質(zhì)量控制達(dá)到了國際大型工程建設(shè)項(xiàng)目的領(lǐng)先水平，2001年9月被中國焊接工程協(xié)會評為全國優(yōu)秀焊接工程。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 （來源：百度文庫）

 

 

 

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