核電站焊接質(zhì)量控制

1、核電站焊接質(zhì)量控制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(guò)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(guó)都在打核電的主意。一度受到冷落的核能發(fā)電,在國(guó)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(guó)的熱點(diǎn)話題。種種跡象也正在表明，目前歐美不少國(guó)家正在調(diào)整能源政策，擴(kuò)大核電比重，以解決未來(lái)的電力需求。近期，我國(guó)政府也審議并原則通過(guò)核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（20052020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

2、年，我國(guó)的核電裝機(jī)容量將從現(xiàn)在的870萬(wàn)千瓦達(dá)到4000萬(wàn)千瓦。4000萬(wàn)千瓦的容量意味著還需要新開(kāi)工建設(shè)30臺(tái)左右的百萬(wàn)千瓦級(jí)核電機(jī)組，核電建設(shè)將在這15年的時(shí)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(zhǎng)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(duì)以后參加核電建設(shè)的建設(shè)者有所借鑒。1焊接工程簡(jiǎn)介嶺澳核電站2X1000MWT規(guī)島安裝大小口徑管道總長(zhǎng)146745米，有焊口76848余只（見(jiàn)表一）。每臺(tái)機(jī)各有

3、一臺(tái)（）4200X50000毫米（分4段供貨）的大型除氧器需要現(xiàn)場(chǎng)組合焊接及熱處理，三臺(tái)大型凝汽器需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組合焊接，16個(gè)軌道焊縫需現(xiàn)場(chǎng)焊接。整個(gè)常規(guī)島焊接質(zhì)量要求高、執(zhí)行的國(guó)際焊接標(biāo)準(zhǔn)多（見(jiàn)表二）、工作量大、材料復(fù)雜。常見(jiàn)的鋼材有低碳鋼、耐熱合金鋼、奧氏體不銹鋼三大類(lèi)，材料的特點(diǎn)是鋼號(hào)多，異種鋼接頭多，同一鋼號(hào)下的材料還有差別，如A106B還分普通碳鋼和控銘碳鋼，兩者使用的焊接材料也不同，將不同鋼號(hào)的材料進(jìn)行分類(lèi)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(lèi)別#1機(jī)#2機(jī)#1、2機(jī)合計(jì)管道長(zhǎng)度焊口數(shù)量管道長(zhǎng)度焊口數(shù)量管道長(zhǎng)度焊口數(shù)量大口徑OA80mm21196m9514只19590m

4、7910只40786m17424只小口徑。氏80mm40994m26363只37390m21326只78384m47689只儀表管14075m5990只13500m5745只27575m11735只合計(jì)76265m41867只61590m34981只146745m76848只表二：嶺澳常規(guī)島安裝常用焊接標(biāo)準(zhǔn)廳P標(biāo)準(zhǔn)號(hào)標(biāo)準(zhǔn)名稱適用范圍備注1BSEN287焊工考試標(biāo)準(zhǔn)焊工考試歐洲標(biāo)準(zhǔn)2BSEN288焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)焊接工藝評(píng)定歐洲標(biāo)準(zhǔn)3BS709焊接接頭破壞性試驗(yàn)方法焊接工藝評(píng)定英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)4BS4870焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)焊接工藝評(píng)定英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)5BS4871焊工考試標(biāo)準(zhǔn)焊接工藝評(píng)定英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)6BS2633一

5、級(jí)載流體鋼管道焊接標(biāo)準(zhǔn)管道焊接英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)7BS2971二級(jí)載流體鋼管道焊接標(biāo)準(zhǔn)管道焊接英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)8BS4677不銹鋼管道焊接標(biāo)準(zhǔn)管道焊接英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)9BS2654水箱類(lèi)容器制造標(biāo)準(zhǔn)水箱焊接英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)10BSEN25817鋼接頭焊接質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)凝汽器焊接等英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)11ASME31.1壓力管道凝結(jié)水精處理管道美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)12CODAP95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(guó)標(biāo)準(zhǔn)13ISO10042鋁及鋁合金焊接驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)鋁母線焊接國(guó)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(guò)電力部或勞動(dòng)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

6、焊工必須按英國(guó)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(guó)所執(zhí)行的歐洲標(biāo)準(zhǔn)BSEN287進(jìn)行，焊工考試過(guò)程中，業(yè)主的焊接工程師進(jìn)行全過(guò)程的監(jiān)督和審查，最后由經(jīng)過(guò)授權(quán)的SEPC呈接工程師和業(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(guò)6個(gè)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(gè)常規(guī)島安裝過(guò)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)問(wèn)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(gè)工程中SEP吸培訓(xùn)焊工534人次，取證531項(xiàng)，人均5.7項(xiàng)，強(qiáng)

7、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(duì)正在使用的電焊機(jī)、氧氣表等計(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(gè)月校驗(yàn)一次，氧氣表每12個(gè)月校驗(yàn)一次），不合格的停止使用；定期對(duì)焊接設(shè)備維護(hù)、保養(yǎng)；定期對(duì)焊槍、氧氣膠管等進(jìn)行檢查，如有損壞立即更換。在整個(gè)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(guò)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(guò)程控制為特殊過(guò)程控制。但核電施工中焊接過(guò)程控制更加嚴(yán)格。概括起來(lái)有以下幾個(gè)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(dòng)都必須有相應(yīng)的程序進(jìn)行指導(dǎo)和規(guī)范，專(zhuān)門(mén)用于指導(dǎo)焊接工作

8、的管理程序有3個(gè)，工作程序有15個(gè)。質(zhì)量保證（QA）監(jiān)督始終貫穿整個(gè)焊接過(guò)程。針對(duì)焊接施工過(guò)程的特殊性，在工程初期負(fù)責(zé)焊接專(zhuān)業(yè)施工的焊接施工隊(duì)每周都要經(jīng)過(guò)一次業(yè)主或SEPC的QA部檢查或監(jiān)督。一是檢查工作過(guò)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(kāi)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(guò)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(guó)外焊接標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了焊接工藝評(píng)定，包括已從大亞灣核電站建設(shè)所

9、做的焊接工藝評(píng)定。嶺澳核電站常規(guī)島安裝工程累計(jì)完成焊接工藝評(píng)定62組，根據(jù)這些工藝評(píng)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(duì)要求、預(yù)熱及熱處理、層間溫度、適用電流等信息，同時(shí)也包含了制定該工藝卡所依據(jù)的焊接工藝評(píng)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(guò)程的跟蹤記錄。SEPC對(duì)所有的焊縫均進(jìn)行了編號(hào)與標(biāo)識(shí)，每只焊口的編號(hào)是唯一和可追溯的，焊縫的編號(hào)是焊縫記錄和使用計(jì)算機(jī)管理的基礎(chǔ)

10、（見(jiàn)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(guò)管線檢查核對(duì)焊縫記錄在圖紙、焊縫記錄單和已安裝焊口的一致性，最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)?、質(zhì)量計(jì)劃號(hào)、母材材質(zhì)、焊縫號(hào)、焊接程序、對(duì)口要求、焊接工藝、焊接材料等，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工作。（2）記錄現(xiàn)場(chǎng)施工和檢查情況，保持現(xiàn)場(chǎng)施工的可追溯性。（3）保持焊接及檢驗(yàn)過(guò)程中各工序間的連續(xù)性，對(duì)焊接施工進(jìn)行全過(guò)程跟蹤。4.4 焊接管理數(shù)據(jù)庫(kù)由于每一個(gè)焊口都有全過(guò)程管

11、理的焊縫記錄單，大部分焊口又都有無(wú)損檢驗(yàn)（NDE）報(bào)告，常規(guī)島7萬(wàn)余只焊口均要進(jìn)行這種繁復(fù)、詳細(xì)的管理。針對(duì)這種情況，SEPC開(kāi)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(guò)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(guò)程進(jìn)行準(zhǔn)確、及時(shí)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(guò)程文件，繪制最終的管線竣工圖，使圖紙中的焊口更加準(zhǔn)確、全面，避免了遺漏。4.5 過(guò)程檢查及驗(yàn)收施工過(guò)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)

12、劃中的W點(diǎn)（見(jiàn)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(shí)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(guò)程中貫徹執(zhí)行。施工中要求焊工“一次就把工作做對(duì)”，每一個(gè)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(jí)檢驗(yàn)員4名（簡(jiǎn)稱QC1）、兼職隊(duì)級(jí)檢驗(yàn)員3名、公司級(jí)檢驗(yàn)員2名（簡(jiǎn)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100%的驗(yàn)收檢查；重要工序如焊縫對(duì)口：對(duì)大于DN150的一級(jí)管道QC1要進(jìn)行100%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(guò)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

13、控制科（簡(jiǎn)稱MQC）有3人負(fù)責(zé)常規(guī)島焊接工程的監(jiān)督，每一個(gè)施工環(huán)節(jié)如焊工合格證簽署、坡口組對(duì)、外觀檢查、預(yù)熱/熱處理報(bào)告、NDE報(bào)告、焊縫最終驗(yàn)收、管線檢查、竣工草圖、竣工圖等，業(yè)主或抽查或100%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(guò)業(yè)主最后審查方可通過(guò)。4.6 量化控制和考核任何一項(xiàng)工作只要可以測(cè)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(cè)量平臺(tái)。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(kāi)發(fā)了焊接當(dāng)量統(tǒng)計(jì)法。在實(shí)際操作過(guò)程中，將焊接合格率和焊接當(dāng)量結(jié)合起來(lái)，制定了焊接質(zhì)量和工作量的考核辦法，通過(guò)計(jì)算機(jī)及時(shí)將每個(gè)人、每個(gè)班

14、組的量化結(jié)果上網(wǎng)公布，每個(gè)人的工作績(jī)效、經(jīng)濟(jì)效益用數(shù)字說(shuō)話，達(dá)到了公開(kāi)、公平、公正地考核和評(píng)比，使得每個(gè)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(jìng)爭(zhēng)，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(guó)標(biāo)的焊縫分級(jí)、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(jiàn)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(guò)24bar（1baK0.1MPa）,該系統(tǒng)管道焊縫即為一級(jí)焊縫；在蒸汽系統(tǒng)中，只要工作溫度大于220C,或工作壓力大于17bar,該系統(tǒng)管道焊縫即為一級(jí)焊縫，其余均為二級(jí)焊縫。BS標(biāo)準(zhǔn)雖然分類(lèi)較為簡(jiǎn)單，但同樣工

15、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DL5007-92要求只需做50%的射線或超聲檢驗(yàn)，而按BS標(biāo)準(zhǔn)要做100%的射線檢驗(yàn)（只有在射線檢驗(yàn)無(wú)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DL5007-92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100%的射線檢驗(yàn)。其它系統(tǒng)中一級(jí)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DL5007-92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100%的射線檢驗(yàn)。嶺澳工程中射線探傷焊口占

16、對(duì)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(guò)了不同比例的NDE檢驗(yàn)，除儀用空氣等少數(shù)幾個(gè)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(shí)造成了一定的壓力，同時(shí)也增強(qiáng)了焊工的責(zé)任心，推動(dòng)了焊接質(zhì)量的提高。表2BS標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓力試驗(yàn)的焊縫NDE檢查要求焊縫等級(jí)接頭型式規(guī)格DP/MPt匕例RT/UT比例一級(jí)焊縫對(duì)接OD0150NS和T<25mm10%10%OD>150NS或T>25mm100%100%支管連接OD0150NS和T<25mm10%10%O

17、D>150NS或T>25mm100%100%角接OD0150NS和T<25mm10%N/AOD>150NS或T>25mm100%N/A二級(jí)焊縫僅做目視檢查表3BS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(jí)一級(jí)焊縫二級(jí)焊縫對(duì)接焊縫100%RT或UT50NS<OD<150NS10%RT或UTOD>150NS100%RT或UT支管連接OD050NS100%PT或MTOD>50NS100%RT或UT50NS<OD<150NS10%RT或UTOD>150NS100%RT或UT角焊縫100%PT或MT10%PT或MT5改善焊接

18、環(huán)境焊接時(shí)，若周?chē)h(huán)境有風(fēng)，應(yīng)用蓬布等物遮擋直至周?chē)h(huán)境適于焊接作業(yè)；若周?chē)h(huán)境濕度過(guò)大，應(yīng)用烘干機(jī)、除濕機(jī)控制環(huán)境濕度，并對(duì)管壁用火焊、電吹風(fēng)、干抹布榛試等手段榛試干凈以防止管壁結(jié)水珠，且焊接時(shí)應(yīng)適當(dāng)保持一定的層間溫度以避免層間結(jié)水珠；對(duì)焊工提供充足的防暑降溫用品；對(duì)于焊接位置困難等復(fù)雜環(huán)境，合理安排施工順序，使用高水平焊工，QC加強(qiáng)困難焊口的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督、指導(dǎo)。6質(zhì)量控制的效果通過(guò)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(kāi)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(jiàn)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(gè)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(jiàn)證、焊工焊接、NDE射線探傷，到返修文件最終簽字關(guān)閉，每個(gè)返修口至少折合3個(gè)工日，嶺澳工程按5.5萬(wàn)張底片計(jì)