600mw反应堆压力容器的焊接

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1、核动力工程三竺L竺!jL———～一一竺±三壁竺里星生堡笙塑垄兰室坚笙茎!堡!!!：!!!1600MW反应堆压力容器的焊接张茂龙，曹勇辉上海锅炉厂有眼公司核电化工设备公司，200245摘要：针对秦山核电二期工程600MW反应堆压力容器(RPV．600)的制造，介绍了RPV的技术参数、结构特征．材料特征和所依据的规范技术条件。讨论了RPv主体材料16MND5低合金钢、Z2CNDl8．12N不锈钢和NC30Fe镍基台金及采用的相应焊接材料的主要性能。说明了RPV的焊接要求和焊接工艺特点，并就简体窄间隙埋弧自动焊工艺、大接管马鞍形窄坡口埋弧自动焊工艺，简体内壁不锈钢堆焊工艺、接管．安

2、全端异种金属镍基合金焊接工艺、CRDM管座及中子测量管座J坡口角焊工艺等重要接头的焊接工艺作了较详细的讨论。最后对由上海锅炉厂有限公司承制的秦山核电二期工程600MW反应堆压力容器焊接质量作了综合性的评述。关键词：600MW反应堆；压力容器；焊接1前言秦山核电二期工程2撑堆600MW反应堆压力容器(RPV-600)由中国核动力研究设计院设计，上海锅炉厂有限公司承制完成。RPV-600由顶盖和堆容器两大部件组成，外型尺寸6200×5282×12978mm．总重318t，是我国首次制造的600MW级核电大型压力容器，按照法国“压水堆核岛机械设备设计和建造规则(Rcc．M)”要求进

3、行设计和制造。RPV．600的主体材料和使用的所有焊接材料均向国外采购。RPV．600的焊接特征主要体现在如下几个方面：焊缝厚度大，最厚达255mm；材料特殊，涉及到低合金钢、不锈钢和镍基合金等同种和异种金属之间的焊接；焊接坡口形状复杂；采用的焊接工艺方法较多且技术等级较高。2RPV·600结构简图和主要设计参数图1是RPV-600的结构见图1，顶盖和堆容器之间通过56个M155的螺栓连接。RPV-600的主要设计参数见表l。RPV．600的主要设计参数如表1项目参数项目参数安全等级一级设计嚆I度，℃343抗震要求ssE(抗震一类)运行压力，Ⅷ龟15·5规范级别一级狰却剂温度

4、，℃327·2-292，8质保等级QAl轻主愁勰类型=环路腐蚀余量一一全容积^一123焊缝系数(1o)有效容积，m’98．577容器类别校错没计压力丹慨17．2设计寿命n40图IRPV-600的结构简图核动力工程2002年9月3材料．3．1主体材料RPV一600主体材料采用16MND5低合金钢锻件，其中上封头、顶盖法兰、堆芯简体、下封头过渡段、下封头、接管、支承等零部件，其锻件向法国CLI公司采购；容器法兰接管段向日本JSW公司采购。接管安全端、CRDM管座贯穿件法兰、中子测量管座贯穿件法兰等零部件采用Z2CNDl8．12(N)和Z2CNl9—10(N)：V锈钢锻件材料。径向

5、支承块、CRDM管座贯穿件、中子测量管座贯穿件等零部件采用NC30Fe镍基合金锻件材料。不锈钢和镍基合金材料向法国AUBERT＆DUVAL公司采购。上述三类材料的化学成分要求和实测典型值，主要力学性能要求和实测典型数据，表明材料综合性能良好，杂质元素的含量均控制在较低的水平。3．2焊接材料按RPV-600主体材料类型、技术条件要求和所采用的焊接工艺方法，应用的焊接材料分低合金钢、不锈钢和镍基合金三种材料类别，共有9种类型(表2)。表2中所列的焊接材料除了不锈钢焊带，焊剂是向瑞典SANDVIK公司采购外，其余的焊接材料均向德国THYSEEN公司采购。表2焊接材料类型焊材除了焊缝

6、金属各项性能必须满足核级技术条件外，良好的工艺性能如脱渣性、焊道表面成型等．是保证焊接质量的前提，所以在专门制定的焊材采购和验收规程中对焊材【】工艺性提出了严格的要求。其中的镍基合金焊条和焊丝，其焊缝金属的合金系统属于Inconel690系统，在当时采购时属于较新型的材料，还未正式列入ASME规范中．仅列入ASMECASE中。4焊接工艺评定RPV．600焊接工艺评定技术条件根据RCC-M规范制订。焊接工艺评定技术条件中对母材牌号、母材形状和尺寸、焊接工艺方法：焊接材料类型和规格、接头类型和坡口形式、焊接位置和方法、焊接规范参数、焊接设备、预热后热及热处理条件、模拟补焊等均作为

7、重要参数，据此具体要求并根据产品结构确定焊接工艺评定项目。RPV．600中一些接头的焊接如大厚度窄坡口马鞍形焊缝焊接、接管-安全端异种金属镍基合金焊接、CRDM管座J坡口的焊接及防变形等，因材料、接头形式和焊接工艺方法是我公司甚至在国内首次应用．针对这类接头．在工艺评定前，进行了大量的工艺试验和研究。就RPV-600，共完成了40张茂龙等：600MW反应堆压力容器的焊接307多项焊接工艺评定试验，包括低合金钢对接焊、不锈钢耐蚀层堆焊、锿基合金堆焊、不锈钢和镍基合金对接焊、低合金钢与不锈钢对接焊、低合金钢