【正文】 第三章 核安全設(shè)備焊接基本知識(shí)第一節(jié) 核安全設(shè)備焊接活動(dòng)核安全設(shè)備是核電廠安全屏障的主要組成部分。其中，核安全機(jī)械設(shè)備主要包括反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器、主泵、主管道和其他核級(jí)容器、管道、泵、閥門等，這些設(shè)備中大部分設(shè)備是由不同部件經(jīng)焊接而成，這些部件和焊接接頭大都是壓力邊界的組成部分，這些焊接接頭的焊接質(zhì)量直接影響反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的完整性和運(yùn)行的可靠性，一旦出現(xiàn)破裂將可能帶來嚴(yán)重的放射性釋放后果。一、焊接活動(dòng)的特點(diǎn)隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展和焊接技術(shù)的不斷進(jìn)步，焊接作為一種金屬連接的工藝方法，在金屬結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。與其他連接方法相比，焊接連接技術(shù)具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)與其他工藝技術(shù)一樣，焊接技術(shù)也有其自身的薄弱環(huán)節(jié)。焊接質(zhì)量好－先進(jìn)的焊接工藝方法可以確保獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭，現(xiàn)代的檢驗(yàn)手段可以使焊接接頭的質(zhì)量得到保證；生產(chǎn)效率高－焊接接頭所占空間小，金屬材料利用率高，焊接生產(chǎn)制造成本低，生產(chǎn)制造效率高；焊接可適應(yīng)不同位置、不同結(jié)構(gòu)、不同金屬材料的連接，施工操作相對(duì)簡(jiǎn)便，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化；剛度大、整體性好－焊接連接是一種金屬原子間的連接，其承載能力強(qiáng)－可以承受靜載荷也可以承受動(dòng)載荷，特別是全焊透的熔焊接頭，也能較好地承受各向產(chǎn)生疲勞應(yīng)力的載荷，使用壽命長(zhǎng)久。焊接過程金屬材料的性能變化劇烈而復(fù)雜，容易產(chǎn)生缺陷－焊接過程中母材、焊材和焊劑熔化、混合再凝固；溫度在短時(shí)間從低到高再到低，最終焊接接頭的性能不易把握。二、民用核安全設(shè)備焊接重要性和特殊性現(xiàn)代焊接技術(shù)已使焊接接頭的性能接近母材的性能，但焊接作為一種特種工藝，其質(zhì)量特別依賴于采用的焊接工藝、焊工的技術(shù)水平和工藝過程的控制。在以往的核安全設(shè)備制造安裝活動(dòng)中，曾發(fā)生過多起因設(shè)備焊接質(zhì)量問題而導(dǎo)致的重大事件，對(duì)核設(shè)施的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成一定的風(fēng)險(xiǎn)。如某壓水堆核電廠反應(yīng)堆壓力容器在制造過程中由于焊材采購(gòu)、驗(yàn)收及焊接工藝評(píng)定不充分等問題致使接管安全端焊縫存在超標(biāo)缺陷；后又由于焊工違反工藝紀(jì)律違規(guī)進(jìn)行挖補(bǔ)等原因，缺陷在制造廠沒有徹底處理，致使在役前檢查時(shí)仍發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷。為處理該不符合項(xiàng)，從監(jiān)督審評(píng)、考察承包商、制訂返修方案、簽訂合同到完成全部補(bǔ)焊工作共用了三個(gè)多月的時(shí)間，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)幾百萬元，該廠也被吊銷了制造許可證。又如：某制造廠的安全殼噴淋熱交換器筒體與管板環(huán)焊縫存在嚴(yán)重未焊透缺陷；某閥門公司在核級(jí)閥門制造活動(dòng)中由于沒有嚴(yán)格按照要求對(duì)制造活動(dòng)進(jìn)行控制，使用無證焊工從事核級(jí)閥門的焊接，導(dǎo)致出現(xiàn)閥門質(zhì)量不合格事件，不得已將所有已安裝的閥門切割下來，重新返回制造廠進(jìn)行修復(fù)，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。上述事例都是由于焊接過程控制不力造成的，除造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，還使人們對(duì)核安全設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的質(zhì)量產(chǎn)生疑慮。由此可見，焊接在民用核安全設(shè)備制造中具有重要作用。鑒于焊接在民用核安全設(shè)備制造中具有的重要作用,焊接作為一種特種工藝,其在民用核安全設(shè)備制造安裝活動(dòng)中的特殊性主要表現(xiàn)在以下幾方面：焊接設(shè)計(jì)控制：反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器、主泵、主管道等核島主設(shè)備，由于長(zhǎng)期處于高溫、高壓和強(qiáng)輻照環(huán)境下運(yùn)行，要求其制造用原材料包括焊接材料具有較高的塑性和韌性、良好的焊接性及抗輻照和耐腐蝕等性能。對(duì)于焊接的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)，應(yīng)遵循核安全設(shè)備所用規(guī)范的要求。焊接人員資質(zhì)：從事民用核安全設(shè)備制造安裝活動(dòng)的焊工和焊接操作工必須按照《民用核安全設(shè)備焊工焊接操作工資格管理規(guī)定》取得相應(yīng)資質(zhì)。焊接工藝控制：民用核安全設(shè)備制造安裝單位應(yīng)具有相應(yīng)的程序或細(xì)則用于焊接工藝評(píng)定、焊接工藝規(guī)程和檢驗(yàn)規(guī)程的編制和批準(zhǔn),并指導(dǎo)焊工的焊接操作和檢驗(yàn)人員的檢驗(yàn)。核安全設(shè)備焊接工藝評(píng)定需評(píng)定的項(xiàng)目比常規(guī)壓力容器的評(píng)定項(xiàng)目多，如：法國(guó)RCCM對(duì)于反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器等主焊縫的焊接工藝評(píng)定要求進(jìn)行高溫力學(xué)性能和沖擊試驗(yàn)等；對(duì)于不銹鋼設(shè)備要求進(jìn)行晶間腐蝕和δ鐵素體的測(cè)定等。焊接過程控制：要求焊工在操作過程中嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝規(guī)程，尤其是采用機(jī)械化焊接時(shí)，要克服麻痹思想，認(rèn)真操作，加強(qiáng)自檢，直至焊接完成。在焊接過程中,焊工和質(zhì)檢人員應(yīng)作好焊接參數(shù)記錄工作。焊接質(zhì)量檢驗(yàn)：民用核安全設(shè)備焊接質(zhì)量檢驗(yàn)按不同階段分類可以分為：入廠檢驗(yàn)、工序檢驗(yàn)、成品檢驗(yàn)等。對(duì)于壁厚較大設(shè)備的焊縫，通常要進(jìn)行多次無損檢驗(yàn)，采用的無損檢驗(yàn)方法也不止一種。各項(xiàng)檢驗(yàn)均應(yīng)事先編制檢驗(yàn)規(guī)程，檢驗(yàn)完成后按規(guī)定要求完成檢驗(yàn)報(bào)告。見證件:對(duì)于核安全設(shè)備中一些重要部件的焊縫,如:核3級(jí)主設(shè)備的焊縫；管子與管板的焊縫等還應(yīng)按所用規(guī)范的要求設(shè)置見證件，用來模擬實(shí)際產(chǎn)品焊縫的施焊條件，進(jìn)行破壞性檢驗(yàn)以鑒定與產(chǎn)品的符合性。三、核安全設(shè)備現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊接的技術(shù)要求（一） ASME規(guī)范ASME規(guī)范對(duì)核安全設(shè)備制造安裝活動(dòng)中焊接技術(shù)的要求包括四大部分：1. 焊接通用要求第Ⅸ卷焊接及釬焊評(píng)定主要對(duì)鍋爐及壓力容器的焊接工藝評(píng)定、焊工技能評(píng)定及焊接資料（焊接工藝規(guī)程制訂和格式、焊接工藝評(píng)定記錄和格式）三方面進(jìn)行了規(guī)定，屬于通用性要求。第Ⅱ卷C篇焊條、焊絲及填充金屬與之配套。2. 材料要求ASME第Ⅸ卷《焊接和釬接評(píng)定》對(duì)焊接工藝評(píng)定的母材進(jìn)行了分組，目的是減少焊接工藝評(píng)定的數(shù)量。3. 核電特殊要求第Ⅲ卷各分卷（NB、NC、ND等）中2400、3350、4000及5000章規(guī)定了各類核安全設(shè)備的材料、設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)等方面的要求。其中：l 3350章把各類接頭分為A、B、C和D類，不同的焊接接頭應(yīng)符合相應(yīng)的制造和檢驗(yàn)要求。l 4000章主要針對(duì)制造過程中的成形、裝配和對(duì)中、焊接評(píng)定、施焊要求、檢驗(yàn)和補(bǔ)焊的規(guī)則、熱處理等進(jìn)行規(guī)定。l 5000章主要是檢驗(yàn)的通用要求，對(duì)焊縫的檢驗(yàn)及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等做了規(guī)定。4. 材料理化檢驗(yàn)方法ASME規(guī)范中材料理化檢驗(yàn)方法的依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為美國(guó)材料與試驗(yàn)學(xué)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)。5. 設(shè)備的功能性試驗(yàn)ASME規(guī)范中設(shè)備的功能性試驗(yàn)依據(jù)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，如閥門的結(jié)構(gòu)和功能試驗(yàn)要求依據(jù)ANSI 、管件制品試驗(yàn)依據(jù)ANSI 。(二) 法國(guó)RCCM規(guī)范RCCM規(guī)則對(duì)核安全設(shè)備制造安裝活動(dòng)中焊接技術(shù)的要求包括兩部分。RCCM第一卷的第二冊(cè) B、C、D篇對(duì)核安全3級(jí)設(shè)備在設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)方面做了一些規(guī)定。3350章焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、4000章制造及檢驗(yàn)，其中4400章焊接及其技術(shù)，主要援引S7000一章。S篇主要針對(duì)壓水堆核島機(jī)械設(shè)備在焊接生產(chǎn)中的焊接填充材料驗(yàn)收及評(píng)定、焊接工藝評(píng)定、焊工和焊接操作工的考核、制造車間的技術(shù)評(píng)定、核島機(jī)械設(shè)備焊接要求、檢驗(yàn)項(xiàng)目、檢驗(yàn)方法及標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行了規(guī)定，S7000專門規(guī)定了焊接全過程的控制，包括坡口制備、對(duì)口組裝、坡口的檢驗(yàn)、定位焊的實(shí)施、焊接過程、焊縫焊后加工、焊縫檢驗(yàn)和熱處理等相關(guān)工序。（三） 俄羅斯規(guī)范俄羅斯核電標(biāo)準(zhǔn)中用于核安全設(shè)備制造安裝活動(dòng)中焊接技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)主要有：焊工考核方面：ПНАЗГ700389《核電廠設(shè)備和管道焊工考核規(guī)則》；РД 《蘇聯(lián)國(guó)家核動(dòng)力監(jiān)督局監(jiān)督的核能站安全殼和安全隔離系統(tǒng)廠房密封襯里焊工培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)》焊接工藝評(píng)定及焊接接頭驗(yàn)收準(zhǔn)則方面：ПНАЗГ701089《核動(dòng)力裝置設(shè)備及管道焊接接頭和堆焊檢驗(yàn)規(guī)程》焊接過程控制方面：ПНАЗГ700889《核動(dòng)力裝置的設(shè)置和設(shè)備及管道的安全運(yùn)行規(guī)程》ПНАЗГ700989 《核動(dòng)力裝置的設(shè)備管道焊接和堆焊的基本規(guī)則》ПНАЗГ103192《核電站安全隔離系統(tǒng)部件焊接基本規(guī)則》ПНАЗГ103292《核電站安全隔離系統(tǒng)部件焊接監(jiān)測(cè)規(guī)則》РТД 《核設(shè)備和管道10ГН2МФА，10ГН2МФАЛ,15Х2НМФА,和15Х2НМФАА牌號(hào)鋼制零件焊接，堆焊的焊接接頭熱處理》第二節(jié) 《民用核安全設(shè)備焊工焊接操作工資格管理規(guī)定》焊接活動(dòng)的一個(gè)重要特點(diǎn)就是焊工、焊接操作工的技能和素養(yǎng)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有著決定性的影響。焊工、焊接操作工缺乏培訓(xùn)、經(jīng)驗(yàn)不足、敬業(yè)精神不夠、責(zé)任心不強(qiáng)，都有可能導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)問題，造成嚴(yán)重?fù)p失。與駕駛車輛一樣，焊工、焊接操作工的技能和安全素養(yǎng)來自于一定時(shí)間的練習(xí)和實(shí)線經(jīng)驗(yàn)的積累。因此，在各個(gè)工業(yè)規(guī)范體系中，焊工考核都占有重要的地位。目前國(guó)內(nèi)各行業(yè)都采用專業(yè)技術(shù)資格考核的方式對(duì)焊工進(jìn)行管理。核能工業(yè)由于其巨大的社會(huì)和資金風(fēng)險(xiǎn)，十分注意核安全設(shè)備活動(dòng)的過程控制。對(duì)于焊接工作，核安全設(shè)備活動(dòng)不僅要求對(duì)焊接產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)，還要求對(duì)整個(gè)焊接過程進(jìn)行控制。鑒于焊接在民用核安全設(shè)備制造和安裝過程中的重要性和特殊性，從事民用核安全設(shè)備焊接活動(dòng)的焊工除應(yīng)具備常規(guī)的焊接理論知識(shí)和操作技能外，還應(yīng)具備核電基本知識(shí)、核安全質(zhì)量保證、核電規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及核安全設(shè)備焊接特點(diǎn)等方面的知識(shí)，以及較高的核安全素養(yǎng)。為此，國(guó)家核安全局于1995年發(fā)布了《民用核承壓設(shè)備焊工培訓(xùn)、考核和取證管理辦法》（以下簡(jiǎn)稱“管理辦法”）。實(shí)踐表明，對(duì)核安全設(shè)備的焊工實(shí)施許可和監(jiān)督管理，保障了核安全設(shè)備焊工和焊接操作工的焊接質(zhì)量，但該管理辦法實(shí)施至今已近十幾年了，與目前國(guó)內(nèi)外同類標(biāo)準(zhǔn)存在著一定差距，其中一些內(nèi)容已經(jīng)不再適用當(dāng)前核安全設(shè)備焊工的許可和監(jiān)督管理。因此，依據(jù)《民用核安全設(shè)備監(jiān)督管理?xiàng)l例》，由國(guó)家核安全局組織重新編制了《民用核安全設(shè)備焊工焊接操作工資格管理規(guī)定》（以下簡(jiǎn)稱“HAF603”），于2008年1月1日開始實(shí)施。HAF603的編制在總結(jié)核工業(yè)、機(jī)械工業(yè)和電力行業(yè)執(zhí)行原HAF603的反饋經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，參考了歐洲標(biāo)準(zhǔn)《焊工考試熔化焊第一部分：鋼》EN2871（2004版）（以下簡(jiǎn)稱“EN2871”）、RCCM S冊(cè)（2000版）、ASME Ⅸ卷《焊接及釬焊評(píng)定》(2001版)（以下簡(jiǎn)稱“ASME Ⅸ卷”）及我國(guó)《鍋爐壓力容器壓力管道焊工考試與管理規(guī)則》（02版，以下簡(jiǎn)稱容規(guī)）等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)考慮了我國(guó)當(dāng)前核安全設(shè)備安全監(jiān)管的需要。HAF603正文主要側(cè)重管理方面，包括總則；機(jī)構(gòu)和職責(zé)；考試內(nèi)容和方法；考試結(jié)果評(píng)定、證書頒發(fā)與管理；監(jiān)督檢查；法律責(zé)任；附則等；HAF603的三個(gè)附件是技術(shù)方面內(nèi)容，包括焊工操作技能考試要求、考試試件的檢驗(yàn)要求、核電特殊情況舉例等。在管理方面：l HAF603規(guī)定由國(guó)家核安全局統(tǒng)一對(duì)民用核安全設(shè)備焊工實(shí)施許可和監(jiān)督管理，負(fù)責(zé)核準(zhǔn)頒發(fā)民用核安全設(shè)備焊工資格證書；l 將理論知識(shí)考試分為基礎(chǔ)理論和專項(xiàng)理論兩部分，其中基礎(chǔ)理論知識(shí)考試由國(guó)家核安全局組織實(shí)施；l 國(guó)家核安全局選定民用核安全設(shè)備焊工焊接操作工考核中心（以下簡(jiǎn)稱“考核中心”）負(fù)責(zé)焊工專項(xiàng)理論考試和操作技能考試（以下簡(jiǎn)稱“焊工考試”）。此外，HAF603還對(duì)考核中心應(yīng)具備的條件、焊工報(bào)考條件、申報(bào)要求、焊工考試試件的制備和焊接要求、焊工資格有效期限和延期條件、資格證書的持有條件、焊工考試活動(dòng)的監(jiān)督、境外焊工的核準(zhǔn)及法律責(zé)任等諸多內(nèi)容進(jìn)行了規(guī)定。在焊工操作技能考試方面：l HAF603附件1圍繞焊工考試規(guī)定了一系列影響焊工操作技能考試有效性的變素，并就這些變素規(guī)定了考試項(xiàng)目代號(hào)的編寫原則和替代規(guī)則。為便于規(guī)范焊工考核管理，HAF603對(duì)焊工考試合格項(xiàng)目代號(hào)的表示方法做了具體的規(guī)定和舉例。l HAF603附件2主要依據(jù)容規(guī)，并參照EN2871和ASME Ⅸ卷對(duì)試件的檢驗(yàn)項(xiàng)目和檢查數(shù)量、試樣的檢查數(shù)量及試件和試樣的檢驗(yàn)驗(yàn)收準(zhǔn)則等進(jìn)行了規(guī)定。l 為了突出核安全設(shè)備焊接特點(diǎn)，HAF603附件3參照法國(guó)RCCM S冊(cè)（2000版），HAF603規(guī)定了核安全設(shè)備中一些重要焊縫焊工焊接考試的具體要求，如：奧氏體—鐵素體不銹鋼和鎳基合金的堆焊、熱交換器或蒸汽發(fā)生器管板焊接、特殊的密封焊縫（頂蓋、Ω接頭等）、耐磨堆焊等。57 / 57第三節(jié) 核安全設(shè)備焊接質(zhì)量控制核安全設(shè)備的質(zhì)量是靠每一道工序質(zhì)量來保證的，核安全設(shè)備、壓力容器、焊接結(jié)構(gòu)等的制造及安裝質(zhì)量，要達(dá)到所要求的技術(shù)條件和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，就必須進(jìn)行質(zhì)量控制。焊接作為核安全設(shè)備制造、安裝活動(dòng)中的關(guān)鍵工序是保證核安全設(shè)備質(zhì)量的決定性環(huán)節(jié)。整個(gè)焊接質(zhì)量控制的主要環(huán)節(jié)包括：焊工管理、焊接工藝評(píng)定、焊接材料管理、焊接設(shè)備管理、焊接過程控制和焊接缺陷的檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)。一、 焊工管理由于核安全焊接工作屬于特殊工種，有些情況下還屬于隱蔽工種。焊工的技能和敬業(yè)精神對(duì)焊接質(zhì)量的影響不言而喻。由于焊工和聘用單位的雇傭關(guān)系，聘用單位應(yīng)對(duì)焊工行為的控制負(fù)主要責(zé)任。聘用單位在選拔、培訓(xùn)、考核、教育和使用等諸方面應(yīng)充分考慮核安全設(shè)備焊接活動(dòng)的重要性和特殊性，采取必要的措施保證焊工的技能水平和核安全素養(yǎng)：l 選拔時(shí)首先應(yīng)從焊工學(xué)歷、理論知識(shí)、操作技能和經(jīng)驗(yàn)等方面進(jìn)行評(píng)定，如：從具有常規(guī)壓力容器焊工資質(zhì)，且從事焊接活動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，有一定核安全設(shè)備焊接經(jīng)歷，焊接質(zhì)量滿足要求的人員中挑選。l 在培訓(xùn)中應(yīng)有長(zhǎng)期規(guī)劃，從簡(jiǎn)到難，循序漸進(jìn)，培養(yǎng)焊工的歸屬感。在思想和生活上進(jìn)行正確引導(dǎo)和關(guān)心愛護(hù)，給他們創(chuàng)造良好的工作環(huán)境及和諧氛圍，提高他們對(duì)工作的積極性和敬業(yè)精神。l 在實(shí)際工作中，要求他們按程序操作、糾正在常規(guī)產(chǎn)品焊縫實(shí)施過程中的隨意性，嚴(yán)肅工藝紀(jì)律。采取上崗考核和質(zhì)量跟蹤等措施激勵(lì)他們勤學(xué)苦練，迅速提高焊接技能。對(duì)于核安全設(shè)備焊工來講，核安全素養(yǎng)是不可缺少的，而人的素質(zhì)修養(yǎng)是通過不斷的學(xué)習(xí)和日常知識(shí)的積累逐步提高的。因此，從事民用核安全設(shè)備制造和安裝活動(dòng)的聘用單位要重視對(duì)核安全設(shè)備焊工、焊接操作工的思想素質(zhì)和核安全文化教育，通過不斷學(xué)習(xí)和培訓(xùn)以及其他多種形式將核安全文化意識(shí)固化在焊工的頭腦中，使他們體會(huì)到焊工在核電廠安全中的重要性是其它工種無法替代的責(zé)任感，認(rèn)識(shí)到“焊接質(zhì)量是做出來的，不是監(jiān)督檢查出來”的這一基本道理，養(yǎng)成必須要自覺按照核質(zhì)量保證大綱和程序規(guī)定要求開展焊接活動(dòng)的工作作風(fēng)。在實(shí)際核安全設(shè)備的焊接活動(dòng)中，民用核安全設(shè)備焊工、焊接操作工在焊接活動(dòng)中應(yīng)做到以下幾點(diǎn)： 明確擬將開展的焊接活動(dòng)范圍是否與自己取得資質(zhì)的許可范圍一致； 焊接前自檢，檢查內(nèi)容包括：焊接規(guī)程的可行性；檢查被焊材料和所用焊材與產(chǎn)品要求的一致