книги из ГПНТБ / Монтаж оборудования тепловых электростанций

расплавляемых встав-ок и при смещении кромок по внутреннему диаметру до 1 мм. В настоящее время ввиду ее очевидных пре­ имуществ ступенчатая разделка является основной при сварке аустенитных трубопроводов АЭС.

При монтаже АЭС с водо-водяными реакторами наиболее сложной задачей является обеспечение качественной сварки главных циркуляционных трубопроводов. На первом блоке Но­ воворонежской АЭС сварка стыков главного циркуляционного

Рис. 6-21. Приспособление для защиты обратной стороны шва аргоном.

/ — отверстие диаметром 4—5 мм для выхода смеси воздуха с аргоном; 2 — свариваемые трубы; 3 — трубка для ввода аргона; 4 —опорный диск; 5 — при­

жимной диск; 6 — гайка-барашек; 7 — стык; 8 — тросик; 9 — эластичная резина; 10 — шланг.

трубопровода диаметром 550X25 мм из стали 0Х18Н12Т выпол­

сталь 0Х18Н12Т имеет чисто аустенитную структуру и склонна поэтому к образованию горячих трещин при сварке без при­ садочного материала с регламентированной ферритной фазой. В процессе производства работ были обнаружены с помощью металлографических исследований контрольных образцов надры­ вы по линии сплавления в месте перехода от обратного валика шва к основному металлу. При этом надрывы были только в шлифах, вырезанных с верхней части стыка, где сварной шов имел более резкий переход к основному металлу. Эксперимен­ тальные работы, проведенные в Центроэнергомонтаже, показа­ ли, что принятая конструкция сварного соединения не исклю­ чает возможности образования надрывов в корне шва из-за неблагоприятной формы обратного валика, усугубляемой нали­ чием конической расточки. Новая конструкция сварного со­

230

«Норд» (ГДР) монтажные стыки трубопроводов Dy 500 вы­ полнены с такой разделкой.

Ручная сварка стыков трубопроводов Dy 500 производится по следующей технологии. Вначале сваривается корневой шов аргонодуговым методом с заполнением внутренней полости труб в месте сварки аргоном. Для ограничения объема, запол­ няемого аргоном, применяются специальные удаляемые заглу­ шки (рис. 6-21). Защита обратной стороны шва сохраняется и при выполнении первых двух проходов электродугоівой сваркой электродами марки ЭА-400/10У 0 3 мм. Электродуговая сварка стыка выполняется одновременно двумя сварщиками, причем к этой работе допускаются наиболее квалифицированные свар­ щики после прохождения специальной тренировки и положите­ льных результатов испытания контрольного образца.

Электроды и сварочная проволока перед выдачей в произ­ водство обязательно проходят предварительные испытания: электроды — на технологические свойства и стойкость напла­ вленного металла против межкристаллитной коррозии, свароч­ ная проволока — на содержание ферритной фазы. Электродуго­ вая сварка первых двух проходов является наиболее сложной операцией, так как при сварке толстостенных аустенитных тру­ бопроводов у свариваемых кромок часто остаются шлаковые включения. Для уменьшения вероятности образования шлако­ вых включений рекомендуется послойная обработка шва шли­ фовальными машинками для удаления грубой чешуйчатости и неравномерности усиления шва. Лучшие результаты были по­ лучены при выполнении первых заполняющих проходов ручной аргонодуговой сваркой с присадочной проволокой 0 2 мм. В этом случае несколько меньшая производительность компенсируется более высоким качеством сварки и исключением трудоемкой промежуточной шлифовки сварного шва.

Затем производят промежуточное просвечивание корня шва с применением радиоактивного изотопа иридий-192. После по­ лучения положительных результатов окончательно заполняют разделку электродуговой сваркой электродами 0 4 мм, обраба­ тывают шов под просвечивание, вторично просвечивают, изолиру­ ют сварной шов с наружной и внутренней стороны и проверяют его цветной дефектоскопией. При этом околошовную зону защи­ щают от попадания брызг асбестовой тканью, а сварку произво­ дят с перерывами после каждого прохода для охлаждения сва­ риваемых труб до температуры ниже 100 °С.

По аналогичной технологии, но в исполнении только одного сварщика сваривают и остальные аустенитные трубопроводы АЭС с толщиной более 6 мм (трубопроводы с толщиной стенки до 6 мм, как правило, сваривают на все сечение аргонодуговым методом).

Ввиду исключительно высоких требований к сплошности сварных соединений и применения высокоэффективных методов

231

контроля просвечиванием (рентгеновское просвечивание, гам­ ма-просвечивание мягкими изотопами, высокочувствительная рентгеновская пленка РТ-5) брак при ручных методах сварки составляет около 10%.

Так как исправление брака в сварных стыках трубопроводов из аустенитной стали связано с большими трудозатратами (превышающими обычно трудозатраты на собственно сварку) повышение качества сварочных работ является исключительно’

нению с ручными методами сварки более высокое качество свар­ ных соединений.

АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА НЕПОВОРОТНЫХ СТЫКОВ ТРУБОПРОВОДОВ

Первой значительной работой треста по механизации сварки неповоротных стыков труб была сварка особо ответствен­ ных водопаропроводов 0 32X3 и 36X4,5 из стали 0Х18Н10Т на Белоярской АЭС, где Центроэнергомонтаж изготовлял эти тру­ бопроводы.

Учитывая большой объем работ (более 12 тыс. стыков на блок) и высокие требования к качеству сварных соединений* было принято решение о внедрении автоматической аргоноду­ говой сварки автоматами АТВ.

Для сварки труб 0 32x3 первоначально предполагалось при­ менить разработанный ЦНИИТмаш метод сварки «автопрес­ совкой», позволяющий производить сварку труб с толщиной стенки до 3 мм без разделки кромок. Сущность этого метода сварки заключается в том, что первым сварочным проходом ав­ томата обеспечивается провар корня шва, а последующими тре­ мя-четырьмя опрессовочными проходами автомата с меньшей силой тока обеспечивается получение усиления шва за счет усад­ ки основного металла. Этот метод сварки обеспечивает хоро­ ший внешний вид шва, высокие механические и коррозионные свойства сварного соединения без применения дорогостоящей присадочной проволоки, что, безусловно, является его большим преимуществом. Однако внедрение автоматической сварки ме­ тодом автоопрессовки при изготовлении трубопроводов на Бе­ лоярской АЭС требовало высокой точности сборки свариваемых труб (смещение кромок по внутреннему диаметру не должно быть более 0,2 мм), что выполнимо лишь при калибровке труб по внутреннему диаметру и сортировке по наружному диаметру (или толщине стенки).

Выполнение этих операций в монтажных условиях связано с большими трудностями, поэтому была разработана технология сварки труб 0 32x3 мм также без разделки кромок, но с выпол­

2 3 2

автоопрессов'ки, поэтому ослабление наружной поверхности шва после

сварки первого прохода заполняется полностью вторым про­ ходом. Для уменьшения ослабления шва в нижнем поло­ жении сварку первого прохода начинают с потолочного поло­ жения.

Трубы 0 36 x 4,5 сваривали со ступенчатой разделкой кромок (рис. 6-22, б). По этим трубопроводам в процессе эксплуатации транспортируется агрессивная среда при температуре более 500 °С, поэтому для обеспечения необходимой коррозионной стой­ кости сварку обоих проходов выполняли с применением приса­ дочной проволоки с ниобием. Режимы сварки труб приведены

Сборку труб под автоматическую сварку производили в спе­ циальном центраторе. Вылет приспособления позволяет произ­ водить сварку автоматом АТВ 15-40 (рис. 6-23) без снятия при­ способления, что исключает необходимость прихватки состыко­ ванных труб.

Необходимо отметить, что после освоения автоматической сварки при изготовлении паропроводов она была успешно при­

2 3 3

менена и для сварки монтаж­ ных стыков. Опыт производ­ ственной сварки около 25 ты­ сяч стыков трубопроводов на Белоярской АЭС показал, что разработанная технология ав­ томатической сварки обеспечи­ ла выполнение этих ответствен­ ных работ с меньшими трудо­ затратами и значительно более высокой производительностью и качеством по сравнению с ручной сваркой.

Впервые в производствен­ ных условиях была показана возможность выполнения вы­

сококачественной сварки неповоротных стыков труб с толщиной 3 мм без разделки кромок.

Успешному внедрению способствовала большая работа, про­

обрабатывались переносным труборезным станком Т-560 с.мень-

Т а б л и ц а 6 - 5

Режимы автоматической сварки трубопровода Dy 500

234

нежской ГЭС (на четвертом блоке этим методом были выполне­ ны все доступные производственные стыки) показал, что автома­ тическая сварка обеспечивает стабильно высокое качество свар­ ных соединений и позволяет значительно снизить трудозатраты

235

за счет значительного сокращения трудоемких слесарных опера­ ций по зачистке швов, а также исключения работ по неправде-* нию дефектов.

Экономический эффект от применения автоматической сварки трубопроводов Dy 500 составил более 100 руб. на один стык.

АВТОМАТИЗАЦИЯ СВАРКИ ТОНКОЛИСТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Как уже отмечалось, при сооружении АЭС на мон­ тажной площадке приходится изготавливать большое количество конструкций (баков, емкостей и облицовок ответственного на­ значения) из листовой нержавеющей стали марки 0Х18Н10Т

чения наименьшего коробления после сварки является следую­ щий вариант. '

Вначале листы набирают в полосы и производят односторон­ нюю сварку поперечных швов на специальном стенде с флюсо­ вой подушкой или медной подкладкой.

После контроля просвечиванием и исправления возможных

избежание прожогов соблюдения минимальных сборочных за­ зоров (не более 0,5 мм). Чтобы избежать этого, на монтажных участках созданы в последнее время стенды с медной подклад­ кой, позволяющие успешно выполнять двустороннюю сварку швов длиной до 8 м при сборочных зазорах до 1 мм.

236

ОСОБЕННОСТИ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Для обеспечения своевременного контроля качества сварных соединений и сварочных материалов на атомных элек­ тростанциях, монтируемых Центроэнергомонтажем, организо­ ваны лаборатории, позволяющие выполнять следующие виды

контроля:

просвечивание рентгеновскими и гамма-аппаратами; ультразвуковую дефектоскопию; цветную дефектоскопию;

контроль плотности сварных соединений с помощью галоид­ ных течеискателей, вакуумными присосками и др.

механические испытания; металлографические исследования;

испытания на склонность к межкристаллитной коррозии; контроль на содержание в наплавленном металле ферритной

фазы.

Если на тепловых электростанциях основным методом кон­ троля качества ответственных сварных соединений является ультразвуковая дефектоскопия, а контроль просвечиванием при­ меняется ограниченно, то на атомных электростанциях, из-за наличия значительного количества ответственных сварных кон­ струкций из аустенитной стали и отсутствия до настоящего вре­ мени надежной методики их контроля о помощью ультразвуко­ вой дефектоскопии, основным методом контроля сплошности свар­ ных соединений является контроль просвечиванием. Даже в тех случаях, когда сварные соединения ответственных конструкций из перлитных сталей контролируются ультразвуковой дефекто­ скопией, проводится дополнительно контроль просвечиванием в значительных объемах (для наиболее ответственных конструк­ ций до 100%).

Для выполнения столь значительного объема контроля про­ свечиванием необходимо большое количество операторов. При монтаже аппаратов ВВЭР на Нововоронежской АЭС работало постоянно более 20 специалистов по просвечиванию. Контроль производится переносными рентгеновскими аппаратами РУП-120,. РУП-200, а также мягкими радиоактивными изотопами ири­ дий-192 и тулий-170.

Цветная дефектоскопия производится с целью выявления' поверхностных трещин и не выявленных внешним осмотром поверхностных пор и других дефектов. Процесс цветной дефек­ тоскопии сварных соединений состоит из следующих операций: подготовки поверхности сварного шва, нанесения специальной красной краски на контролируемую поверхность, удаления крас­ ной краски с поверхности, нанесения специальной белой краски, осмотра контролируемых поверхностей с целью выявления де­ фектов и удаления белой краски. Контроль цветной дефектоско­

2 3 7

пией несложен в выполнении, но требует трудоемкой специаль­ ной обработки сварных швов для удаления поверхностных неровностей и дефектов; поэтому он назначается для наиболее ответственных сварных соединений и в тех случаях, когда приме­

под давлением 5—6 кгс/см2. При проникновении через неплот­ ности в сварных швах молекулы фреона улавливаются специаль­ ным датчиком, помещенным в выносном щупе-пистолете, что регистрируется звуковыми сигналами электронной схемы тече­ искателя.

В настоящее время в Центроэнергомонтаже освоен еще более чувствительный метод контроля плотности — с помощью гелие­ вых течеискателей типа ПТИ.

Испытания на склонность к межкристаллитной коррозии производят на образцах, вырезаемых из контрольного сварного стыка, по методу AM ГОСТ 6032-58. Выдача правильного заклю­ чения по результатам испытания требует высокой квалификации специалистов, поэтому обучение их проводится в компетентных исследовательских организациях.

Определенные трудности в проведении контроля создает необ­ ходимость непрерывного кипячения образцов в специальном растворе в течение 24 ч, что требует круглосуточного дежурства в лаборатории. Следует отметить, что этим методом контролиру­ ется каждая партия аустенитных электродов и сварочной прово­ локи перед выдачей в производство.

Контролю на содержание ферритной фазы подвергается каж­ дая плавка аустенитной сварочной.проволоки. Испытание прово­ дится также на образцах, вырезанных из контрольного сварного стыка, магнитным методом с помощью ферритометров ФЦ-2. Содержание феррита в наплавленном металле не должно быть менее 2%, а верхний предел устанавливается в зависимости от температуры и, как правило, не превышает 5 — 8 %.

Опыт показал, что только строгое соблюдение технологиче­ ской дисциплины, тщательный пооперационный контроль, свое­ временная и качественная проверка квалификации сварщиков, контроль сварочных материалов и выполненных сварных соеди­ нений позволяют обеспечить необходимое качество сварочных работ на АЭС.

238

239