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核电焊接与质量控制概论 第一节 概述 一、焊接在核电建设中的作用与地位 1．焊接技术贯穿于核电设备制造、安装与维修过程，是一项关键技术 1.1 核电重要设备制造离不开焊接工艺 Δ核反应堆压力容器：焊接结构，厚壁≥200mm的低合金钢内壁堆焊不锈钢，顶盖与筒体密封面堆焊不锈钢。 Δ核反应堆稳压器：由上、下封头和多节筒身焊接而成，内壁堆焊不锈钢。 Δ蒸汽发生器：下、上筒体组成——焊接而成，内壁堆焊不锈钢，U型传热管为Inconel 600、690。 1.2 核电设备安装焊接是重要的关键的施工工艺 Δ主管道安装焊接——热管段、U形管段、冷管段、奥氏体不锈钢（Z2CND18-12），Ф698~784，δ60~93.5m。 Δ波动管道焊接（与主管道相似） Δ控制棒驱动机构承压管（用特制的堆充环（Ω环）采用自动脉冲钨弧焊。 Δ热电偶法兰（Ω环）焊接。 Δ安全壳钢内衬焊接。 Δ各种贯穿件和牛腿的焊接。 1.3 核电设备改造及维修工程的常用工艺方法 Δ核电设备金属构件的失效（如腐蚀、磨损、裂纹、泄漏、断裂等）常采用焊接方法进行维修及进行改造工程。 Δ核电设备金属材料的寿命评估与分析，焊接技术具有一定的重要作用，因为往往金属构件早期失效发生在焊接接头。 1.4 核电焊接应用了先进和广泛的焊接方法 在核电焊接中应用了激光焊、等离子弧焊、SMAW、TIG、MAG、脉冲氩弧焊、电渣焊、SAW（埋弧焊）及带极堆焊等。同时核辐射及对人身的伤害，焊接自动化及智能化、焊接机器人、计算机在核电焊接中得到了长足发展。 1.5 核电设备金属材料及结构的特点 Δ大量采用具有耐腐蚀、耐辐射的金属材料，如奥氏体不锈钢、Ni基合金（600、690等），还有碳钢、低合金钢等，其焊接工艺要求高。 Δ结构尺寸大，如压力容器壁厚δ200mm，焊接难度增大，大量耐腐蚀、耐辐射覆层的堆焊使其成为异种钢焊接，而大面积堆焊对焊接工艺及设备提出了更高的要求。 2．焊接技术的特殊性 2.1 焊接的定义 两种或两种以上材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，来达到原子或分子之间的结合而形成永久性连接的工艺过程叫做焊接。 Δ两种或两种以上材质、同质或异质、金属与非金属（理论上所有材料均可焊）。 Δ加热、加压，加热与加压并用。 Δ微观上建立了组织间的内在联系（原子或分子之间的结合）。 Δ宏观上建立了永久性的接头（与铆接或螺栓连接等比较）。 Δ焊接实质上都是使母材和焊缝金属形成共同的晶粒。 Δ钎接虽能形成不可拆卸的接头，但一般仅钎料熔化而母材不熔化，故连接处不易形成共同的晶粒，只是在钎料与母材之间形成粘合。 Δ焊接与钎焊在微观上是有原则区别的。 2.2 焊接所经历的过程及特点 Δ对金属材料的熔焊而言，焊接均要经历：加热、熔化、冶金反应、结晶、固态相变至形成焊接接头。 Δ焊接热过程：局部的受热和局部熔化→焊接温度场→焊接应力与应变→冶金反应→结晶、相变和变形等。 Δ焊接化学冶金过程 在熔化金属、熔渣和气相之间进行一系列的化学冶金反应。 如金属的氧化还原、脱硫、脱磷、渗合金、除氢等。 冶金反应直接影响焊缝金属的成分、组织和性能。 Δ焊接时金属的结晶和相变过程 熔池金属由液态转变为固态。 快速连续冷却局部拘束应力，在焊缝金属的结晶和相变时有可能产生偏析、夹杂、气孔、裂纹、脆化等缺陷。 控制和调整焊缝金属的结晶和相变过程是保证焊接质量的关键之一。 焊接热影响区[（HAZ（Heat-affected zone））。 焊接热循环 2.3 熔化焊接特点（熔化焊与冶炼钢铁原理相同，但有很大区别） 2.3.1 热源为移动的 2.3.2 热源温度高而集中：气焊火焰3000K，电弧焊弧柱温度5000~8000K，TIG弧柱高达10000K以上 2.3.3 受热金属体积小 2.3.4 熔凝时间短促 2.3.5 具有高的温度梯度 2.3.6 化学反应不平衡 2.3.7 化学成分和金相组织的变化 2.3.8 基本金属的组织变化 2.4 焊接结构的特点 2.4.1 应力集中变化范围大 2.4.2 较大的焊接应力和变形 2.4.3 较大的性能不均匀性 2.4.4 焊接接头的整体性 2.4.5 焊接接头的不连续性 3．核电焊接质量与核设施安全的关系 3.1 质量—— 一组固有的或赋予的、定性的或定量的特性满足明示的、通常隐含的或必须履行的要求或期望的程度。 3.2 核电站是真正实施质量第一、核设施安全第一的质量安全方针，一切工作围绕质量，而质量是保证安全的唯一措施。 3.3 核电焊接属特殊工艺过程，核电焊接是质量的关键 3.3.1 焊接质量对防止核电站泄漏造成核物质放射性污染 具有特殊性 3.3.2 焊接质量