一種核電站密封焊返修方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及核電站焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種核電站密封焊返修方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 焊接是建設(shè)核電工程極為重要的制造方法，是核電站制造、安裝與服役維護(hù)過(guò)程 中需要確保的關(guān)鍵技術(shù)。核島主要部件均為焊接結(jié)構(gòu)，核島內(nèi)主要承壓部件，包括反應(yīng)堆壓 力殼、蒸發(fā)器、穩(wěn)壓器、循環(huán)泵及一回路管路，其制造與現(xiàn)場(chǎng)安裝均是采用焊接技術(shù)。要求核 島焊接構(gòu)件在高溫、高壓、輻照及水（汽）質(zhì)環(huán)境下長(zhǎng)壽命高安全可靠性的工作，對(duì)焊接質(zhì) 量提出了極高的要求。
[0003] 核電工程中所用材料品種很多，母材及焊接材料冶金質(zhì)量要求極高。核電結(jié)構(gòu) 中接頭部位和形式復(fù)雜，如J形焊接接頭，如圖IA所示，為核電站控制棒控制機(jī)構(gòu)（CRDM， Control Rod Drive Mechanism)的安裝不意圖，在CPR1000堆型的核電站中CRDM位于反應(yīng) 堆上方，CRDM的耐壓殼1設(shè)置有內(nèi)螺紋，反應(yīng)堆壓力容器頂蓋接管座2設(shè)置有與內(nèi)螺紋匹 配的外螺紋，在安裝CRDM的過(guò)程中，耐壓殼1與反應(yīng)堆壓力容器頂蓋接管座2通過(guò)內(nèi)螺紋 和外螺紋匹配連接，另外，如圖IB所示，為耐壓殼1與接管座2的殼體的焊接接頭示意圖， 耐壓殼1與接管座2的殼體采用焊接密封（圖IB中虛線框圈出的部位即為J形接頭），其 焊縫3最終作為反應(yīng)堆壓力容器壓力邊界的一部分，起到密封的作用。
[0004] 這種在CRDM系統(tǒng)安裝的過(guò)程中，為保證耐壓殼1和接管座2焊縫的密封性使用的 一種特殊的焊接方式屬于密封焊；該焊縫有母材厚度較?。↖. 9±0. Imm)、內(nèi)部空間狹小、 焊后空間相對(duì)密封的特點(diǎn)CRDM密封焊縫。然而，在進(jìn)行CRDM密封焊的過(guò)程中，由于電弧 焊的自身特性，可能產(chǎn)生不可接受的焊接缺陷。為修復(fù)該不可接受缺陷而進(jìn)行的修復(fù)焊接 即為密封焊返修。正是由于該處焊縫有內(nèi)部空間狹小、母材厚度薄、焊接完成后難以從內(nèi)部 進(jìn)行惰性氣體保護(hù)等技術(shù)困難，CRDM密封焊的返修需要開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的焊接方法。
[0005] 目前，針對(duì)上述密封焊的缺陷有兩種返修方案：
[0006] 第一種返修方案為：采用整體切割重新焊接技術(shù)，開(kāi)發(fā)專(zhuān)用切割機(jī)械工具，將切割 機(jī)加持在耐壓殼上，刀具對(duì)準(zhǔn)焊縫，機(jī)械旋轉(zhuǎn)將切割焊縫部位，并將焊縫區(qū)整體切除重新組 裝焊接。雖然，第一種返修方案能夠保證焊縫質(zhì)量；但是，對(duì)加工尺寸要求精度高，加工后既 要保證安裝力矩、又需保證組對(duì)間隙值，實(shí)施較為困難，同時(shí)設(shè)備需要特殊定制，返修成功 率較低，存在返修風(fēng)險(xiǎn)大，周期長(zhǎng)，費(fèi)用高的問(wèn)題。
[0007] 第二種返修方案為：采用堆焊修復(fù)技術(shù)，即在有缺陷部位外表面堆焊一層熔敷金 屬，增大承載截面厚度，保證設(shè)備密封不泄露。但是，在焊后檢查中發(fā)現(xiàn)不可接受的缺陷需 進(jìn)行返修時(shí)，因其焊縫有母材厚度較?。↖. 9±0. Imm)、內(nèi)部空間狹小、焊后空間相對(duì)密封的 特點(diǎn)，對(duì)于局部缺陷（長(zhǎng)度小于40mm)使用此方案進(jìn)行返修難以避免以下三個(gè)問(wèn)題：1)缺 陷不能完全去除，理論上存在擴(kuò)展的可能，有再次開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)；2)此方案需對(duì)存留在設(shè)備 內(nèi)部的缺陷進(jìn)行理論安全評(píng)價(jià)，建立評(píng)價(jià)模型，理論計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，評(píng)審難度大；3)熔敷金 屬厚度較大，焊接接頭局部存在應(yīng)力集中，對(duì)接頭機(jī)械性能有不利影響。
[0008] 可見(jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中存在，核電站密封焊焊縫缺陷返修工藝復(fù)雜且焊接風(fēng)險(xiǎn)大的技 術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的核電站密封焊焊縫缺陷返修工藝復(fù)雜且焊接風(fēng)險(xiǎn) 大的技術(shù)問(wèn)題，提供一種核電站密封焊返修方法及系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了返修焊接工藝簡(jiǎn)便、為不 銹鋼焊縫背面不可達(dá)的背面腔室提供惰性氣體保護(hù)、排除水壓試驗(yàn)后殘留水分，保證焊接 質(zhì)量的技術(shù)效果。
[0010] 一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種核電站密封焊返修方法，所述方法包括步驟：
[0011] S1、當(dāng)確定密封焊的焊縫缺陷位置后，基于所述焊縫缺陷位置的軸線，在所述密封 焊的焊縫上確定中心線，并在所述中心線上鉆多個(gè)并排的第一孔；其中，所述多個(gè)并排的第 一孔中任意兩個(gè)相鄰的孔之間存在孔橋；
[0012] S2、斷開(kāi)所述孔橋，以在所述焊縫上形成槽型坡口；
[0013] S3、在所述焊縫上距離所述槽型坡口預(yù)設(shè)距離的部位，鉆第二孔，以為焊接操作面 的背面腔室充氬氣；
[0014] S4、對(duì)所述背面腔室進(jìn)行清潔，并對(duì)所述槽型坡口和所述第二孔進(jìn)行返修焊接；
[0015] S5、在所述返修焊接完成后，對(duì)焊縫進(jìn)行外觀、液體滲透和水壓試驗(yàn)檢查。
[0016] 可選的，在所述步驟Sl?S3中，在進(jìn)行鉆磨操作的同時(shí)，所述方法還包括：
[0017] 利用吸塵器吸除鉆磨過(guò)程中形成的雜物。
[0018] 可選的，所述吸塵器包括固定吸嘴和可拆裝吸嘴，所述可拆裝吸嘴的吸塵端頭為 與所述槽型坡口形狀匹配的中空扁形，所述步驟S4具體包括以下步驟：
[0019] S41、將所述可拆裝吸嘴安裝于所述固定吸嘴上，并將所述吸塵端頭與所述槽型坡 口匹配對(duì)接，以使所述吸塵器吸除鉆磨過(guò)程中落入所述背面腔室中的雜物；
[0020] S42、將所述焊縫加熱到預(yù)設(shè)溫度，并將充氬管通入所述第二孔內(nèi)，利用高壓氬氣 和高溫將所述背面腔室的殘留水分排除干凈；
[0021] S43、利用粘性密封膠帶封堵所述槽型坡口的部分槽口，并預(yù)留預(yù)設(shè)長(zhǎng)度的槽口作 為排氣孔；同時(shí)，保持充氬時(shí)間大于等于第一預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)；
[0022] S44、采用手工鎢極氬弧焊對(duì)所述排氣孔進(jìn)行焊接，同時(shí)，逐步揭除所述粘性密封 膠帶，直至完成對(duì)所述槽型坡口的全部槽口的焊接；
[0023] S45、從所述第二孔中拔掉所述充氬管，立即焊接封堵所述第二孔，保證所述背面 腔室的氬氣保護(hù)效果。
[0024] 可選的，在執(zhí)行步驟Sl?S3時(shí)，采用鉆頭進(jìn)行鉆孔操作，所述鉆頭上設(shè)置有一套 筒，用于限制所述鉆頭的鉆孔行程。
[0025] 可選的，在所述步驟S42之后且所述步驟S43之前，所述方法還包括以下步驟：
[0026] S46、通過(guò)溫濕計(jì)檢測(cè)所述背面腔室內(nèi)的殘余濕度，獲得濕度檢測(cè)結(jié)果；
[0027] S47、當(dāng)所述濕度檢測(cè)結(jié)果表明所述背面腔室內(nèi)殘留水分排除干凈時(shí)，停止對(duì)所述 焊縫進(jìn)行加熱，并通過(guò)所述第二孔持續(xù)向所述背面腔室內(nèi)充氬氣，直至所述焊縫的加熱區(qū) 域表面溫度緩冷到50°C以下。
[0028] 可選的，在所述步驟S44之后且所述步驟S45之前，所述方法還包括以下步驟：
[0029] S48、當(dāng)所述槽型坡口全部焊接完成之后，在返修焊接部位進(jìn)行一道不填加焊絲的 光面焊；
[0030] S49、繼續(xù)向所述背面腔室充第二預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)的氬氣。
[0031] 另一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種核電站密封焊返修系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
[0032] 鉆孔模塊，用于當(dāng)確定密封焊的焊縫缺陷位置后，基于所述焊縫缺陷位置的軸線， 在所述密封焊的焊縫上確定中心線，并在所述中心線上鉆多個(gè)并排的第一孔；其中，所述多 個(gè)并排的第一孔中任意兩個(gè)相鄰的孔之間存在孔橋；斷開(kāi)所述孔橋，以在所述焊縫上形成 槽型坡口；以及在所述焊縫上距離所述槽型坡口預(yù)設(shè)距離的部位，鉆第二孔，以為焊接操作 面的背面腔室充氬氣；
[0033] 清潔焊修模塊，用于對(duì)所述背面腔室進(jìn)行清潔，并對(duì)所述槽型坡口和所述第二孔 進(jìn)行返修焊接；
[0034] 返修檢測(cè)模塊，用于在返修焊接完成后，對(duì)焊縫進(jìn)行外觀、液體滲透和水壓試驗(yàn)檢 查。
[0035] 可選的，所述系統(tǒng)還包括：吸塵器，用于在所述鉆孔模塊進(jìn)行鉆磨操作時(shí)，吸除鉆 磨過(guò)程中形成的雜物。
[0036] 可選的，所述吸塵器包括固定吸嘴和可拆裝吸嘴，所述可拆裝吸嘴的吸塵端頭為 與所述槽型坡口形狀匹配的中空扁形；所述清潔焊修模塊，具體包括：
[0037] 改良吸塵單元，用于將所述可拆裝吸嘴安裝于所述固定吸嘴上，并將所述吸塵端 頭與所述槽型坡口匹配對(duì)接，以使所述吸塵器吸除鉆磨過(guò)程中落入所述背面腔室中的雜 物；
[0038] 除水單元，用于將所述焊縫加熱到預(yù)設(shè)溫度，并將充氬管通入所述第二孔內(nèi)，利用 高壓氬氣和高