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(shí)，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(dá)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(jī)組用碳鋼系列的焊條、實(shí)心焊絲、藥芯焊絲、埋弧焊絲焊劑，不銹鋼系列的焊條、實(shí)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(jí)焊材。

李賢材

7月20日，國(guó)家能源局在北京組織召開核電重大專項(xiàng)課題成果總結(jié)及推廣應(yīng)用交流會(huì)。會(huì)上，國(guó)家能源局副局長(zhǎng)李凡榮表示，我國(guó)核電重大專項(xiàng)課題CAP1400大型先進(jìn)壓水堆及高溫氣冷堆已進(jìn)入總結(jié)收官階段。他介紹，作為核電重大專項(xiàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)創(chuàng)新成果之一，核級(jí)焊材研制的成功改變了我國(guó)核電焊接材料長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的局面。

“核電重大專項(xiàng)實(shí)施之前，所有的核級(jí)焊材都是引進(jìn)的。通過核電重大專項(xiàng)的實(shí)施，很多材料，包括像換熱器里面U形管，原來都是要從國(guó)際上進(jìn)口，而且人家經(jīng)?？ㄎ覀儯F(xiàn)在U形管全部實(shí)現(xiàn)了自主化。”此前，在7月2日舉行的第二十五屆國(guó)際核工程大會(huì)媒體見面會(huì)上，國(guó)家核電技術(shù)公司副總經(jīng)理、上海核工程研究設(shè)計(jì)院院長(zhǎng)鄭明光稱，中國(guó)引進(jìn)的三代核電AP1000全球首堆——三門核電站1號(hào)機(jī)組即將進(jìn)入裝料階段，這標(biāo)志著中國(guó)引進(jìn)的三代核電機(jī)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(chǎng)

采用進(jìn)口焊材由于存在供貨周期長(zhǎng)、生產(chǎn)過程中溝通和監(jiān)管困難、價(jià)格高昂等缺點(diǎn)，已成為影響我國(guó)核電發(fā)展速度的瓶頸之一，一定程度上影響了我國(guó)大力發(fā)展核電及核電全面國(guó)產(chǎn)化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。近年來，由國(guó)家能源局、科技部等單位發(fā)起，由中廣核、國(guó)核技等核電單位牽頭，聯(lián)合焊材產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)學(xué)研用相關(guān)企業(yè)，集中了國(guó)內(nèi)焊接材料的原材料供應(yīng)、研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用、評(píng)價(jià)等領(lǐng)域?qū)＜业膶I(yè)團(tuán)隊(duì)，圍繞核電用焊材的國(guó)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(jī)組國(guó)產(chǎn)化

核電站中使用的焊接材料，根據(jù)質(zhì)保等級(jí)和性能指標(biāo)的不同，分為核級(jí)焊材和非核級(jí)焊材，核級(jí)焊材主要用于核級(jí)設(shè)備的制造和安裝。由于國(guó)內(nèi)核級(jí)焊材的生產(chǎn)起步較晚，目前主要由國(guó)外的制造商供貨。但近年來隨著國(guó)家的大力推動(dòng)和相關(guān)企業(yè)的加大研發(fā)投入，核級(jí)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(jí)焊材成功通過了ASME（美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)）質(zhì)保審查并報(bào)西屋公司認(rèn)可；同年9月份，首批用于AP1000鋼制安全殼焊接的E9018焊條運(yùn)抵三門核電站工程建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)，標(biāo)志著核級(jí)焊材國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程取得突破。

三門核電一號(hào)機(jī)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(jí)鎳基焊接材料國(guó)產(chǎn)化研發(fā)及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通過驗(yàn)收。該平臺(tái)旨在不斷完善核安全質(zhì)保體系，繼續(xù)深化核級(jí)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(guó)家能源應(yīng)用技術(shù)研究及工程示范項(xiàng)目“核級(jí)焊接材料國(guó)產(chǎn)化開發(fā)及應(yīng)用研究”課題組成功研發(fā)出適用于ACPR1000機(jī)組用碳鋼系列的焊條、實(shí)心焊絲、藥芯焊絲、埋弧焊絲焊劑，不銹鋼系列的焊條、實(shí)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(jí)焊材。其中，9個(gè)品種已于2014年3月份和2014年7月份分兩批通過中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)和中國(guó)焊接協(xié)會(huì)組織的科技成果鑒定，其余品種正在進(jìn)行第三方試驗(yàn)驗(yàn)證。

CAP1400型壓水核電機(jī)組亮相科博會(huì)

目前，CAP1400機(jī)組國(guó)家核電重大專項(xiàng)“核電設(shè)備用焊接材料研制”課題已取得積極進(jìn)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(gè)子課題通過階段評(píng)審，具備開展后續(xù)第三方評(píng)估試驗(yàn)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(jī)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(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，但一些特殊品種的焊材，仍然依賴進(jìn)口。近年來，國(guó)內(nèi)有關(guān)單位通過項(xiàng)目攻關(guān)的形式，針對(duì)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(xiàng)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(xué)性能、工藝性能等各項(xiàng)指標(biāo)均與母材匹配良好。此外，該項(xiàng)目參與單位研究制訂了國(guó)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(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目獲2014年全國(guó)電力職工技術(shù)成果一等獎(jiǎng)。

“華龍一號(hào)”成功出口拉美

核電焊接材料的國(guó)產(chǎn)化得到國(guó)家部委的關(guān)注。2014年11月份，國(guó)家能源局在同意福建福清5號(hào)、6號(hào)機(jī)組工程調(diào)整為“華龍一號(hào)”技術(shù)方案的復(fù)函中指出，要充分利用中國(guó)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(guó)產(chǎn)化工作，強(qiáng)調(diào)核級(jí)電纜、焊材等關(guān)鍵材料的國(guó)產(chǎn)化比例不能低于85%?！叭A龍一號(hào)”機(jī)組目前尚未完成所有焊材指標(biāo)的相關(guān)設(shè)計(jì)工作，可以預(yù)期“華龍一號(hào)”機(jī)型用的核級(jí)焊接材料與AP1000機(jī)組和CPR1000機(jī)組會(huì)有所不同。因此，還需通過進(jìn)一步試驗(yàn)來驗(yàn)證目前已經(jīng)完成研發(fā)的核級(jí)焊材能否滿足“華龍一號(hào)”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(jì)，以實(shí)現(xiàn)“華龍一號(hào)”機(jī)組焊材的國(guó)產(chǎn)化，支持其“走出去”的戰(zhàn)略，并應(yīng)引起各焊材研發(fā)平臺(tái)的關(guān)注。

國(guó)產(chǎn)焊材質(zhì)量在提高 增強(qiáng)終端用戶信心

由于焊材產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，我國(guó)在開展核電用焊材國(guó)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(cè)能力不斷提高、企業(yè)的規(guī)模效應(yīng)以及長(zhǎng)期以來對(duì)進(jìn)口核級(jí)焊材的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)反饋等方面。然而，目前我國(guó)核電焊技術(shù)與國(guó)外的先進(jìn)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(guó)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(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)院、研究機(jī)構(gòu)、焊材生產(chǎn)企業(yè)等通過不同的研發(fā)平臺(tái)組建研發(fā)團(tuán)隊(duì)，積極攻克核級(jí)焊接材料研制的技術(shù)難點(diǎn)，研發(fā)焊材在技術(shù)上已達(dá)到相應(yīng)設(shè)計(jì)指標(biāo)和焊材標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，但要實(shí)現(xiàn)真正意義上的全面國(guó)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(jì)指標(biāo)（如部分微量元素的含量控制）非常嚴(yán)格，小批量研發(fā)階段存在盤條采購(gòu)困難的情況，仍需要進(jìn)一步通過試驗(yàn)來優(yōu)化調(diào)整設(shè)計(jì)指標(biāo)，使得設(shè)計(jì)要求與批量化生產(chǎn)的質(zhì)量穩(wěn)定性要求達(dá)到更優(yōu)的結(jié)合點(diǎn)。以強(qiáng)輻照區(qū)的焊材為例，該材料需要進(jìn)行入堆輻照試驗(yàn)來驗(yàn)證，而入堆輻照試驗(yàn)受制于龐大的支出成本和不確定的試驗(yàn)周期，因此，當(dāng)前很多團(tuán)隊(duì)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(yàn)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(shí)施，國(guó)內(nèi)只有少數(shù)幾家企業(yè)依據(jù)相關(guān)ASME標(biāo)準(zhǔn)、RCC-M（法國(guó)《壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則》）標(biāo)準(zhǔn)、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(duì)核電焊接材料的質(zhì)量手冊(cè)或質(zhì)量保證大綱。但很多涉及核級(jí)焊材生產(chǎn)的企業(yè)未建立針對(duì)核級(jí)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(duì)焊材多批次的質(zhì)量穩(wěn)定性缺乏足夠的信心。

三是我國(guó)研發(fā)的焊材已經(jīng)達(dá)到針對(duì)壓水堆不同的核電機(jī)型的焊材設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求，部分焊材逐步通過應(yīng)用單位的評(píng)價(jià)，且碳鋼焊材、低合金鋼焊材已實(shí)現(xiàn)供貨，但核一級(jí)設(shè)備用的焊接材料在推廣應(yīng)用方面還存在很大的困難。一方面是因?yàn)榻鼛啄陣?guó)內(nèi)批復(fù)開工建設(shè)的核電機(jī)組較少，進(jìn)口焊材供應(yīng)緊張的狀況得到一定緩解；另一方面是因?yàn)閼?yīng)用單位對(duì)沒有核電工程應(yīng)用業(yè)績(jī)的核一級(jí)焊材持謹(jǐn)慎保守的態(tài)度。

筆者認(rèn)為，國(guó)內(nèi)各焊材研發(fā)平臺(tái)仍需掌握核級(jí)焊材的合金系統(tǒng)及配方設(shè)計(jì)原理、對(duì)性能的影響根本機(jī)理，提升核級(jí)焊材后續(xù)推廣應(yīng)用所需的技術(shù)服務(wù)能力；加快建立和完善針對(duì)高端焊接材料的生產(chǎn)質(zhì)量保證體系，并切實(shí)保證體系有效運(yùn)行，提升其焊材品質(zhì)管理能力。此外，各方應(yīng)創(chuàng)造有利條件，促使焊材應(yīng)用單位能更深入地介入到焊材的整個(gè)研發(fā)及性能評(píng)價(jià)中，使研發(fā)生產(chǎn)過程更加透明，增強(qiáng)終端用戶應(yīng)用的信心。