埋弧焊絲

焊接材料是由焊絲和焊劑組合而成的，埋弧焊接時，焊縫成分和性能是由焊絲和焊劑共同決定的。埋弧焊絲的選擇既要考慮焊劑成分的影響，又要考慮母材成分的影響。為達到所要求的焊縫金屬成分，也可采用一種焊劑(熔煉焊劑)與幾種焊絲配合。也可采用一種焊絲與幾種焊劑(燒結(jié)焊劑)配合。

目前，我們已成功研發(fā)出適用于ACPR1000機組用碳鋼系列的焊條、實心焊絲、藥芯焊絲、埋弧焊絲焊劑，不銹鋼系列的焊條、實心焊絲、焊帶焊劑，低合金鋼系列的焊條、金屬粉型藥芯焊絲，鎳基合金系列的焊條和焊絲等核級焊材。

李賢材

7月20日，國家能源局在北京組織召開核電重大專項課題成果總結(jié)及推廣應用交流會。會上，國家能源局副局長李凡榮表示，我國核電重大專項課題CAP1400大型先進壓水堆及高溫氣冷堆已進入總結(jié)收官階段。他介紹，作為核電重大專項知識產(chǎn)權(quán)創(chuàng)新成果之一，核級焊材研制的成功改變了我國核電焊接材料長期依賴進口的局面。

“核電重大專項實施之前，所有的核級焊材都是引進的。通過核電重大專項的實施，很多材料，包括像換熱器里面U形管，原來都是要從國際上進口，而且人家經(jīng)?？ㄎ覀?，現(xiàn)在U形管全部實現(xiàn)了自主化?！贝饲?，在7月2日舉行的第二十五屆國際核工程大會媒體見面會上，國家核電技術(shù)公司副總經(jīng)理、上海核工程研究設(shè)計院院長鄭明光稱，中國引進的三代核電AP1000全球首堆——三門核電站1號機組即將進入裝料階段，這標志著中國引進的三代核電機組逐漸成形，接下來可以批量化推廣。

三門核電焊接作業(yè)現(xiàn)場

采用進口焊材由于存在供貨周期長、生產(chǎn)過程中溝通和監(jiān)管困難、價格高昂等缺點，已成為影響我國核電發(fā)展速度的瓶頸之一，一定程度上影響了我國大力發(fā)展核電及核電全面國產(chǎn)化目標的實現(xiàn)。近年來，由國家能源局、科技部等單位發(fā)起，由中廣核、國核技等核電單位牽頭，聯(lián)合焊材產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)學研用相關(guān)企業(yè)，集中了國內(nèi)焊接材料的原材料供應、研發(fā)、生產(chǎn)、應用、評價等領(lǐng)域?qū)＜业膶I(yè)團隊，圍繞核電用焊材的國產(chǎn)化開展了一系列技術(shù)攻關(guān)，取得了較好的效果。

小小焊材“捍衛(wèi)”核電機組國產(chǎn)化

核電站中使用的焊接材料，根據(jù)質(zhì)保等級和性能指標的不同，分為核級焊材和非核級焊材，核級焊材主要用于核級設(shè)備的制造和安裝。由于國內(nèi)核級焊材的生產(chǎn)起步較晚，目前主要由國外的制造商供貨。但近年來隨著國家的大力推動和相關(guān)企業(yè)的加大研發(fā)投入，核級焊材的研發(fā)和生產(chǎn)均獲得了較大的突破。

2009年7月份，大西洋焊材公司生產(chǎn)的核級焊材成功通過了ASME（美國機械工程師學會）質(zhì)保審查并報西屋公司認可；同年9月份，首批用于AP1000鋼制安全殼焊接的E9018焊條運抵三門核電站工程建設(shè)現(xiàn)場，標志著核級焊材國產(chǎn)化進程取得突破。

三門核電一號機組主循環(huán)泵

2013年8月份，上海電力修造廠有限公司的核級鎳基焊接材料國產(chǎn)化研發(fā)及實驗平臺通過驗收。該平臺旨在不斷完善核安全質(zhì)保體系，繼續(xù)深化核級焊材的系列化產(chǎn)品研制，積極探索創(chuàng)新商業(yè)模式。

經(jīng)過兩年多的技術(shù)攻關(guān)，國家能源應用技術(shù)研究及工程示范項目“核級焊接材料國產(chǎn)化開發(fā)及應用研究”課題組成功研發(fā)出適用于ACPR1000機組用碳鋼系列的焊條、實心焊絲、藥芯焊絲、埋弧焊絲焊劑，不銹鋼系列的焊條、實心焊絲、焊帶焊劑，低合金鋼系列的焊條、金屬粉型藥芯焊絲，鎳基合金系列的焊條和焊絲等核級焊材。其中，9個品種已于2014年3月份和2014年7月份分兩批通過中國核能行業(yè)協(xié)會和中國焊接協(xié)會組織的科技成果鑒定，其余品種正在進行第三方試驗驗證。

CAP1400型壓水核電機組亮相科博會

目前，CAP1400機組國家核電重大專項“核電設(shè)備用焊接材料研制”課題已取得積極進展，涉及奧氏體不銹鋼堆焊焊接材料、堆內(nèi)構(gòu)件吊籃筒體用不銹鋼焊接材料、690鎳基合金焊接材料、低合金鋼焊接材料等5個子課題通過階段評審，具備開展后續(xù)第三方評估試驗研究的條件。

核電站常規(guī)島是指核電裝置中汽輪發(fā)電機組及其配套設(shè)施和它們所在廠房的總稱。常規(guī)島焊接材料目前已經(jīng)基本實現(xiàn)國產(chǎn)化，但一些特殊品種的焊材，仍然依賴進口。近年來，國內(nèi)有關(guān)單位通過項目攻關(guān)的形式，針對一些特殊用途的焊材開展了技術(shù)研發(fā)，例如，“核電常規(guī)島抗流體沖刷腐蝕用焊接材料研制”項目參與單位成功研制了與鋼材完全匹配的WB36CN1鋼及20#控鉻鋼專用焊材，焊材的成分、力學性能、工藝性能等各項指標均與母材匹配良好。此外，該項目參與單位研究制訂了國產(chǎn)化抗流體沖刷腐蝕焊材生產(chǎn)制造工藝規(guī)范和質(zhì)量控制技術(shù)要求，形成了企業(yè)技術(shù)標準，項目獲2014年全國電力職工技術(shù)成果一等獎。

“華龍一號”成功出口拉美

核電焊接材料的國產(chǎn)化得到國家部委的關(guān)注。2014年11月份，國家能源局在同意福建福清5號、6號機組工程調(diào)整為“華龍一號”技術(shù)方案的復函中指出，要充分利用中國目前的核電裝備制造業(yè)體系，支持關(guān)鍵設(shè)備、零部件和材料的國產(chǎn)化工作，強調(diào)核級電纜、焊材等關(guān)鍵材料的國產(chǎn)化比例不能低于85%?！叭A龍一號”機組目前尚未完成所有焊材指標的相關(guān)設(shè)計工作，可以預期“華龍一號”機型用的核級焊接材料與AP1000機組和CPR1000機組會有所不同。因此，還需通過進一步試驗來驗證目前已經(jīng)完成研發(fā)的核級焊材能否滿足“華龍一號”的要求，如有必要，還需繼續(xù)優(yōu)化焊材合金系統(tǒng)及配方的設(shè)計，以實現(xiàn)“華龍一號”機組焊材的國產(chǎn)化，支持其“走出去”的戰(zhàn)略，并應引起各焊材研發(fā)平臺的關(guān)注。

國產(chǎn)焊材質(zhì)量在提高 增強終端用戶信心

由于焊材產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，我國在開展核電用焊材國產(chǎn)化方面具有一定的基礎(chǔ)，主要體現(xiàn)在焊材生產(chǎn)企業(yè)積極性高、相關(guān)配套工業(yè)體系較為齊全、企業(yè)的研發(fā)檢測能力不斷提高、企業(yè)的規(guī)模效應以及長期以來對進口核級焊材的應用經(jīng)驗反饋等方面。然而，目前我國核電焊技術(shù)與國外的先進技術(shù)相比仍存在較大差距，主要體現(xiàn)在產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性不足，部分產(chǎn)品的外觀、物理性能、焊接工藝性、使用性能等與國外一流產(chǎn)品存在差距，產(chǎn)品在役性能數(shù)據(jù)缺乏積累等方面。

自2011年開始，國內(nèi)設(shè)計院、研究機構(gòu)、焊材生產(chǎn)企業(yè)等通過不同的研發(fā)平臺組建研發(fā)團隊，積極攻克核級焊接材料研制的技術(shù)難點，研發(fā)焊材在技術(shù)上已達到相應設(shè)計指標和焊材標準的技術(shù)要求，但要實現(xiàn)真正意義上的全面國產(chǎn)化還存在一些問題。

“核電設(shè)備用不銹鋼、鎳基合金焊接材料”通過鑒定

一是部分焊接材料的性能設(shè)計指標（如部分微量元素的含量控制）非常嚴格，小批量研發(fā)階段存在盤條采購困難的情況，仍需要進一步通過試驗來優(yōu)化調(diào)整設(shè)計指標，使得設(shè)計要求與批量化生產(chǎn)的質(zhì)量穩(wěn)定性要求達到更優(yōu)的結(jié)合點。以強輻照區(qū)的焊材為例，該材料需要進行入堆輻照試驗來驗證，而入堆輻照試驗受制于龐大的支出成本和不確定的試驗周期，因此，當前很多團隊要么未涉足該類焊材的開發(fā)，要么缺少足夠的入堆輻照試驗數(shù)據(jù)支撐。

二是焊接材料企業(yè)的質(zhì)量保證體系監(jiān)查是由使用單位實施，國內(nèi)只有少數(shù)幾家企業(yè)依據(jù)相關(guān)ASME標準、RCC-M（法國《壓水堆核島機械設(shè)備設(shè)計和建造規(guī)則》）標準、HAF003核電廠質(zhì)量保證安全規(guī)定文件等編制了企業(yè)針對核電焊接材料的質(zhì)量手冊或質(zhì)量保證大綱。但很多涉及核級焊材生產(chǎn)的企業(yè)未建立針對核級焊接材料的生產(chǎn)質(zhì)量保證體系文件，難以通過質(zhì)保監(jiān)查，使得用戶對焊材多批次的質(zhì)量穩(wěn)定性缺乏足夠的信心。

三是我國研發(fā)的焊材已經(jīng)達到針對壓水堆不同的核電機型的焊材設(shè)計技術(shù)指標要求，部分焊材逐步通過應用單位的評價，且碳鋼焊材、低合金鋼焊材已實現(xiàn)供貨，但核一級設(shè)備用的焊接材料在推廣應用方面還存在很大的困難。一方面是因為近幾年國內(nèi)批復開工建設(shè)的核電機組較少，進口焊材供應緊張的狀況得到一定緩解；另一方面是因為應用單位對沒有核電工程應用業(yè)績的核一級焊材持謹慎保守的態(tài)度。

筆者認為，國內(nèi)各焊材研發(fā)平臺仍需掌握核級焊材的合金系統(tǒng)及配方設(shè)計原理、對性能的影響根本機理，提升核級焊材后續(xù)推廣應用所需的技術(shù)服務能力；加快建立和完善針對高端焊接材料的生產(chǎn)質(zhì)量保證體系，并切實保證體系有效運行，提升其焊材品質(zhì)管理能力。此外，各方應創(chuàng)造有利條件，促使焊材應用單位能更深入地介入到焊材的整個研發(fā)及性能評價中，使研發(fā)生產(chǎn)過程更加透明，增強終端用戶應用的信心。