0 前言核电设备因服役环境恶劣，使得部件常在达到设计寿命前失效，通常采用可避免使用焊后热处理的回火焊道焊接技术修复，在国外已被广泛应用于核电设备受损部件的修复[1-3]。美国机械工程师协会(ASME)于2000年将回火焊道焊接技术列入ASME标准中，可按照第Ⅸ卷“焊接和钎焊评定标准”[4]的要求进行工艺评定，按照第Ⅲ卷“核设备组件建造规则”[5]的要求进行建造过程中的修复，按照第Ⅺ卷“核电厂部件在役检查规则”[6]的要求进行服役部件的修复，ASME标准中关于回火焊道焊接技术的规定是其焊接方面的一个重要特色。近十几年来，ASME标准每隔两年更新一次，从不同版本来看，回火焊道焊接技术还在一直更新发展。此外，法国RCC-M第Ⅳ卷S7600“焊接修复”[7]中也将回火焊道焊接技术列入其中，与ASME规范不同的是，RCC-M中要求对服役设备进行应力分析。 文中依据ASME标准第Ⅸ卷、第Ⅲ卷、第Ⅺ卷以及RCC-M标准第Ⅳ卷中关于回火焊道焊接技术的规定，从工艺评定和实施应用中两个方面进行了介绍，在此基础上结合国内外同行的相关研究成果对标准中的条例进行分析和总结，如工艺评定中的变素、可修复缺陷的许可面积、焊材保存、焊前预热和焊后检测等，为引进国外先进工业标准和促进国内回火焊道焊接技术的发展提供参考。 1 回火焊道的工艺评定要求1.1 第Ⅸ卷ASME第Ⅸ卷第Ⅱ章“焊接工艺评定”QW-290节从焊接工艺规程、焊接方法、焊接变素、试件准备和试验、返修焊等方面，列出了评定回火焊道工艺应满足的要求。 首先依据焊缝类型对焊接工艺规程(WPS)进行基本工艺评定，当通过焊缝评定并满足建造规范的其他要求后，再进行回火焊道工艺评定；各类型焊缝评定和回火焊道工艺评定可在同一个试件上进行；对通过以上所有评定的工艺，当一个或多个回火焊道的重要变素或补充重要变素改变时，需要对改变的工艺重新评定。 高校在“爱国”教育上应做到：组织大学生创新创业，参与“挑战杯”和“互联网+”等活动，鼓励学生关注国家的发展，勇于创新创业，推动国家经济社会发展；组织革命歌曲大联唱、诗词大会、成语大会、“成人礼”等教育活动，鼓励学生学习国学，弘扬中华优秀传统文化，把握主观意识形态，分辨认识误区，坚持国家利益高于一切；组织国防安全、大学生入伍等学习教育活动，鼓励学生学习军队的过硬作风，了解军事，积极投身于国防建设，坚决捍卫国家的主权和领土完整。 旅游营销推广方面，应凸显地域特色，优化、整合文化传播媒介。出游前，目的地文化主要通过大众媒体、文学艺术作品等使游客产生旅游动机。这一阶段，文化传播媒介能够对游客的初始认知产生较大的影响，相关营销机构可以挖掘地方文化特色，提炼具有吸引力的旅游目的地形象，通过优化和整合各种亲近大众生活的传播渠道，如文学、艺术、历史和民俗等，进行推广宣传，达到更深远的营销效果。此外，在文化传播的内容上，一方面应该深入了解游客对旅游目的地具体的感知和兴趣点，强化这些重要概念的传播；另一方面可根据游客视角的文化认知网络，挖掘和激活地域文化中重要但游客不了解的概念，并通过建立概念之间的联系，丰富游客对地域文化的认知。 经过管理后，观察组患者的护理满意度高于对照组患者，两组结果对比，差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。 规定回火焊道焊接仅限于SMAW，GTAW，SAW，GMAW(包括FCAW)，LBW和PAW方法，而且除了单面坡口焊缝及QW-290.6中规定的返修焊缝，禁止使用手工和半自动GTAW和PAW方法。当进行返修焊时，手工和半自动GTAW或PAW方法的焊接工艺规程应基于自动GTAW或PAW的焊接工艺评定报告编制，并按照QW-300的要求评定焊工，此外，需要证明焊工具有按照WPS参数熔敷完整焊缝的能力。评定不同焊接方法的回火焊道工艺时，依据力学性能指标，选择QW-250节和表QW-290.4中的重要变素、补充重要变素和非重要变素评定。 (6)超高分子量聚乙烯(UHMWPE)板材和管材。超高分子量聚乙烯材料具有耐磨性好，磨擦系数低，滑动性好，耐腐蚀等特点，在煤炭行业用于输送磁铁粉、煤浆的管道和设备的衬板，还能防噪音，但该衬板容易起毛面。在对摩擦阻力要求不严格、需要降低噪音的场合，使用该衬板效果良好。 要求评定用试件的尺寸应能制备足够的力学性能试样，形状可以是坡口焊缝、带缺陷的平板和熔敷层等， 施焊时至少熔敷两层焊缝，熔深应满足取样要求，焊趾距试件相应侧边缘至少76 mm。当硬度作为评定指标时，要求以维氏10 kg方法测量焊缝、HAZ和母材的硬度，并根据接头类型指出了测量位置、间距及各区域测量点数；当韧性作为评定指标时，取样位置、试验温度和阈值应当由建造规范或设计规程提供；此外，应按照QW-451要求进行弯曲试验。 2)监测数据显示最大位移大概位于开挖深度为8 m左右，模拟显示最大位移出现在12 m左右，这与模拟土层的划分情况、现场施工操作和基坑模型考虑的深度也比现场标准段深2 m左右可能都有一定关系. 1.2 第Ⅲ卷和Ⅺ卷尽管第Ⅸ卷对回火焊道工艺的评定进行了严格的要求，但实际应用时，为保证修复质量，第Ⅲ卷和第Ⅺ卷分别从建造和在役检查方面进一步提出了要求。 评定用母材与待修复部件应具有相同的P No.和Group No.号，第Ⅲ卷和第Ⅺ卷进一步对热处理状态进行了要求：第Ⅲ卷规定评定用母材的热处理时间和温度不应低于待修复母材；第Ⅺ卷规定，若对评定材料进行热处理时，热处理温度和时间不能超过待修复母材。 考虑到受损部件的服役环境，第Ⅲ卷规定，若修复区中子辐照大于1019 nvt Eo>1 MeV时，应控制焊缝金属Cu含量不大于0.10%；第Ⅺ卷中指出若受损部件在压力环境中服役，评定过程也应在压力条件中进行；若修复区存在妨碍焊工操作的障碍时，第Ⅲ卷和Ⅺ卷均要求评定时应模拟实际条件施焊。 此外，第Ⅲ卷中规定的焊接方法为低氢型FCAW，GMAW和SMAW，第Ⅺ卷中仅局限于冷丝自动GTAW和低氢型SMAW，若评定用试件为板材，焊缝的轴向方向应平行于轧制方向；第Ⅲ卷和第Ⅺ卷中均要求进行冲击试验，以评定回火焊道工艺。 2 回火焊道的实施应用2.1 建造过程中的修复ASME第Ⅲ卷NB-4622.9“回火焊道焊接修复”中规定，对于已进行最终热处理的核1级部件中的缺陷，允许对其进行无需焊后热处理的修复。 解析：此题考查氧化还原反应方程式的配平,用化合价升降法配平时,首先要分清氧化产物是Cl2,还原产物是ClO2,KCl中的Cl来源于盐酸,化合价没有变化,再配平氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物的计量数,最后依据原子种类和个数守恒,配平其他物质的计量数和补加未知物质。 NB-4622.9(a)对回火焊道工艺提出了基本要求。单个缺陷的许可修复表面积不能超过3 230 cm2，修复深度不能超过母材厚度的1/3。修复前，应对待焊区域进行磁粉检测或液体渗透检测；修复后，待焊缝冷至室温48 h后再进行最终无损检测。当采用FCAW和GMAW方法施焊时，除镍基合金F-No.43或A-No.8外，要求FCAW采用满足“H4”要求的低氢型焊丝，打开包装的焊丝超过4 h未使用，应当从送丝机拆下按要求保存；当采用SMAW方法施焊时，焊条去除包装后，应当置于105～175 ℃保温；除镍基合金F-No.3或A-No.8外，焊条应当选用低氢型(H4)并满足湿度(R)要求，去除密封包装的焊条在大气中暴露时间超过规定时间时，应当报废，或按照要求重新烘焙以除去水分。采用SMAW或FCAW方法施焊时，对于P-No.1材料焊缝修补后，焊缝区应在230～290 ℃温度下保温至少2 h，对P-No.3材料保温应至少4 h。 NB-4622.9(b)对P-No.1或P-No.3母材与A-No.1,2,10,或11焊缝金属的修复进行了规定。要求对第二层(回火焊道层)进行磁粉或液体渗透检测；对焊缝及周围至少100 mm的母材进行无损检测前，需要打磨焊缝表面移除余高；此外，需要对修复区域进行超声检测。 NB-4622.9(c)对修复P-No.1或P-No.3母材表面的P-No.8或P-No.43熔敷层进行了规定。当缺陷去除后余下的焊缝金属距熔敷层/母材熔合线厚度大于3 mm时，可进行SMAW或GTAW方法修复；当熔敷层不足3 mm或不使用SAMW和GTAW工艺时，进行了如下补充规定：要求缺陷在母材内的深度不能超过6 mm或母材厚度的10%(取小值)，当缺陷深度超过此值时，对熔敷层修复前应先按照NB-4622.9(b)修复母材。可使用A-No.8焊材修复P-No.8熔敷层，使用F-No.43焊材修复P-No.8或P-No.43熔敷层。对于焊缝及周围至少100 mm范围内的区域，应采用液体渗透方法进行检测。 NB-4622.9(d)对异种材料对接焊缝的修复进行了规定，其中异种接头指堆焊A-No.8或F-No.43过渡层的P-No.1或P-No.3母材与奥氏体不锈钢或镍基母材的连接，接头如图1所示。当缺陷去除后，堆焊层/母材熔合线处A-No.8或F-No.43焊缝厚度仍大于3 mm时，可采用SMAW或GTAW方法修复；当A-No.8或F-No.43焊缝金属厚度不足3 mm，或采用SMAW或GTAW之外的焊接方法时，进行了如下补充规定：要求缺陷深度不能超过接头厚度的一半；如果缺陷深入P-No.1或P-No.3母材，但轴向方向的修复深度不超过10 mm时，对母材的修复仍可按照修复异种材料的要求进行；当缺陷轴向方向的深度超过10 mm时，在修复A-No.8或F-No.43焊缝金属前，需按照NB-4622.9(b)修复母材；当母材表面熔敷的焊缝超过5 mm时，应对熔敷金属进行一次除氢处理，之后直至修复完成前可不再进行除氢处理；对焊缝及周围至少100 mm范围内的母材进行液体渗透检测；修复过程中应进行射线检测，如果可行，应进行超声检测；对于部分熔透焊缝，若射线检测和超声检测难以有效实施，当修补焊缝达到5 mm厚时，在除氢处理之后需要进行一次液体渗透检测，随后每熔敷5 mm厚焊缝均需要进行液体渗透检测，可不进行除氢处理；而当缺陷深度未超过5 mm时，修复完成后随即进行液体渗透检测。  图1 建造过程异种接头修复示意图 2.2 在役检测部件的修复ASME第Ⅺ卷“核电厂部件在役检查规则”针对缺陷修复，在IWA-4600节将回火焊道焊接技术列为修复方法，指出应按照接头类型制定工艺。在IWA-4610节对回火焊道工艺提出了基本要求，主要包括温度监测、工艺评定和缺陷移除及检测等方面。 IWA-4620对P-Nos.1和P-Nos.3母材及同种焊缝缺陷的修复工艺进行了规定，单个缺陷修补后焊缝的表面积不能超过325 000 mm2，焊缝深度不大于母材厚度的一半，如图2所示。修复过程中，可利用喷丸控制焊缝和HAZ变形；对最后一道焊缝进行表面检测后，可利用喷丸降低表面残余应力，但应再次检测表面。采用SMAW方法修复时，应选用满足低氢型(H4)和湿度(R)要求的焊条，焊条使用之前应处于真空或密封包装或置于110～180 ℃保温炉内保存，规定了各牌号焊条在空气中暴露的许可时间，不允许使用经过再次加热或烘焙的焊条；对修复区及周围1.5倍板厚或125 mm区域(取小值)进行预热并维持最低175 ℃，控制最大层间温度为230 ℃；完成焊缝修复后，应当进行230～290 ℃的焊后除氢处理，对P-No.1材料至少2 h，对P-No.3材料至少4 h。采用自动冷焊丝GTAW方法修复时，对修复区及周围1.5倍厚度或125 mm区域(取小值)进行预热并维持最低150 ℃，控制最大层间温度为230 ℃；焊后除氢处理与SMAW方法相同。修复前，需要进行表面检测；修复过程中在第一层打磨之后，需要进行磁粉检测，如果不进行最终的体积检测，应对每一层焊缝进行磁粉检测；修复后，当焊缝冷至室温后，应进行体积和表面无损检测；此外，去除监测预热温度的热电偶并打磨，再进行表面检测。  图2 母材及同种材料焊缝缺陷 IWA-4630对连接P-No.8或P-No.43母材与P-Nos.1和3母材的异种接头焊缝的修复工艺进行了规定。要求母材上的修复表面积不能超过325 000 mm2，修补焊缝深度不能超过接头厚度的一半，如图3所示。修复异种接头焊缝，仅限于缺陷移除后，铁素体母材与非铁素体焊缝熔合线处仍保留不超过3.2 mm厚的非铁素体熔敷层；若缺陷深入铁素体母材，但深度小于9.5 mm时，仍可按照异种接头工艺修复母材。对喷丸、焊接工艺和焊后检测的要求与IWA-4620基本相同，因接头不同存在如下改变：应使用A-No.8焊材修复P-No.8与P-No.1或P-No.3接头，使用F-No.43焊材修复P-No.8或P-No.43与P-No.1或P-No.3的接头；当熔敷焊缝厚度超过5 mm时，对焊缝区域进行一次焊后除氢处理，随后焊接过程可在室温中进行，并控制层间温度低于180 ℃；未对去除热电偶后的表面检测做出要求。  图3 异种材料焊缝缺陷 IWA-4640对在P-Nos.1和P-Nos.3母材上熔敷奥氏体不锈钢或镍基金属堆焊层的接头修复工艺进行了规定。要求铁素体母材暴露深度不超过3 mm，单个缺陷修补后焊缝的表面积不能超过325 000 mm2，修补焊缝在铁素体母材内的深度不能超过6 mm或母材厚度的10%(取小值)，如图4所示。焊接工艺和焊后检测与IWA-4630要求基本相同，仅减少了SMAW修复后除氢处理的时间，对P-No.1母材应为最低2 h。  图4 堆焊层缺陷 在RCC-M第Ⅳ卷S7600“焊接修复”中，将可免除焊后热处理的修复技术列入其中，其要求主要包括可修复缺陷尺寸、母材、焊材选择及使用、缺陷去除方法、预热、热输入、焊后除氢和缺陷检测等方面。与ASME相比较，RCC-M中仅列出了SMAW方法的回焊道工艺，并要求对修复区域进行应力分析，而且，RCC-M中的规定多为原则性的，在实施过程中有待于进一步探索。 3 讨论及思考3.1 工艺评定回火焊道工艺通过严格控制热输入和焊道位置实现，因此，影响热循环条件的因素均应作为工艺评定的变素。 第Ⅸ卷QW-402.23中规定，若试件厚度小于38 mm，在背面增加冷却介质时，由于改变了热循环条件，需要对这一变化进行工艺评定；当试件达到一定厚度时，若增加冷却介质不再改变热循环条件，则不需要评定。 QW-409.29规定，当熔敷金属厚度未达到5 mm时，对于P-No.1和P-No.3金属，若相邻回火焊道层间的热输入比差异大于20%，对于其它P-No.金属大于10%时，需要进行工艺评定。秦建等人[8]研究了热输入对SA508-3钢热影响区尺寸的影响，当焊接电流由100 A增大至260 A时，热影响区尺寸由2.40 mm增至6.41 mm，熔深由0.89 mm增至2.21 mm，可见回火焊道工艺中应当严格控制热输入。而当熔敷金属超过5 mm后，可以认为后层焊道的热循环不会再次恶化母材热影响区。 部派出机构作用持续增强。珠航局通过制定完善港澳航线行政许可服务指南、操作规程，推动《内陆与港澳间水路运输管理规定》的建立，填补港澳航线管理缺乏法规的空白；挂牌成立了琼州海峡办事处，牵头建立起与广东、海南、广西琼州海峡客滚运输管理部门间的常态化沟通协调机制，开展琼州海峡水路运输市场监督和协调工作，推进琼州海峡客滚运输“六定二分”和联网售票工作，取得明显成效。 QW-410.61规定了回火焊道距焊趾的水平距离S的容许范围，规定其不能超过±1.5 mm，或通过测量不同距离S时的硬度或冲击值确定合适的S范围。秦建等人[9]研究了距离S对SA508-3钢焊趾位置显微硬度的影响，认为对试验用焊接参数的焊趾距离S应当控制在2～2.8 mm。可见，依据试验结果确定距离S的范围更加合理。 QW-410.63指出，当回火焊道层的搭接率为25%～75%时，工艺评定中可不考虑搭接率。秦建等人[10]研究了不同搭接量对回火焊道焊后组织和性能的影响，当搭接量控制在40%～60%时，焊道形状平直，组织分布均匀，有利于实现回火焊道工艺。刘京[11]在制定激光修复P20模具钢的回火焊道工艺时，依据熔宽和回火区宽度建立了确定最优搭接量的数学模型，预期的最优搭接量为62%～76%。 应当指出，当第Ⅸ卷的新版本发布后，应按照最新版本评定工艺，对已通过旧版本评定的工艺不要求重新评定；第Ⅸ卷中关于回火焊道的评定要求仅在建造规范要求时采用，如第Ⅲ卷和第Ⅺ卷要求按照QW-290节评定回火焊道工艺，而第Ⅰ卷和第Ⅷ卷未要求。 3.2 实施应用为控制修复后焊接接头的残余应力[12]，第Ⅲ卷和第Ⅺ卷对可修复缺陷的最大表面积进行了规定。有研究[13]针对反应堆压力容器内壁缺陷的修复问题，分别进行表面积为65 000 mm2和325 000 mm2的修复，借助有限元方法分析焊后残余应力，结果表明增大修复面积会增多环向残余压应力的分布区域，并未恶化残余应力状态。因此，在新版本标准中，已将缺陷最大修复面积由65 000 mm2更新为325 000 mm2。 为控制修复区域的氢含量，第Ⅲ卷和第Ⅺ卷中明确要求了焊条在空气中暴露的许可时间。有研究表明[2]，对超过许可暴露时间的“H4R”焊条，其熔敷金属的扩散氢含量仍满足低于4 mL/100 g的要求，这与GTAW方法的扩散氢水平相当，由此，认为标准中关于焊条暴露许可时间的要求过于保守。 为使得冷裂纹具有足够的生成时间，第Ⅲ卷要求焊缝冷至室温后，至少经过48 h后再进行无损检测；第Ⅺ卷要求修复前需要进行预热。有研究指出[12-14]，修复中采用预热温度低于150 ℃的GTAW工艺时，后层的热作用使氢具有更多时间逸出焊接接头，氢含量不足以产生冷裂纹，同时有利于使热影响区形成马氏体组织，经过随后的回火可形成韧性良好回火马氏体，缓慢冷却也可降低焊接接头热应力，因此，认为标准中关于预热和焊后检测的要求过于保守。在第Ⅺ卷中，对进行预热的SMAW和GTAW回火焊道工艺已不要求修复区域冷至室温停留48 h后再进行无损检测，并增补了可在环境温度下进行的回火焊道工艺，在满足相关要求后，预热温度可低至10 ℃，同时不要求焊后除氢处理。 可见，为保证修复后焊接接头质量，第Ⅲ卷和第Ⅺ卷从缺陷尺寸、焊材、焊接工艺和检测等方面，对回火焊道工艺提出了严格要求，但是部分条例过于保守，这将增加操作难度、经济成本和人员受辐照时间，但可以发现，随着标准的版本更新，相关条例在逐步完善。 4 结束语(1)在国际先进工业标准中，对回火焊道焊接技术的工艺评定和实施应用进行了规定，这对工程应用具有极其重要的参考价值。 近年来，利用仪器测量受试者的肤色的 L*、a*、b*，得出数字化的受试者的肤色最好的特征，即个人类型学角度（ITA°）：ITA=ArcTangent[(L*-50)=b*)]×180×π-1。 (2)回火焊道工艺通过严格控制后层焊道尺寸和热输入实现，因此，影响热循环条件的因素均应当作为工艺评定的变素。 本次研究中，不良反应组患者输血后凝血功能指标均较无不良反应组患者低，组间有明显差异存在；两组患者的血常规指标比对，差异不明显。其可说明为异位妊娠大出血患者开展输血治疗的过程中，不良反应的出现可改变患者的凝血功能，为此在输血治疗前后，医务人员需要加强对患者凝血功能监测的力度，及时掌握患者的身体状况，通过及时有效的干预降低并发症发生率。 (3)国际先进工业标准中的一些条例过于保守，如预热、焊材保存和焊后检测等，这将增加修复难度和成本。但可以发现，相关条例在逐步地完善和更新。 参考文献 [1] 吕晓春, 秦建, 杜兵, 等. 回火焊道焊接技术的研究进展[J]. 焊接, 2014(7): 16-21. [2] Sutton B. Welding and repair technology center: shielded metal arc temperbead welding: 3002005536[R]. Electric Power Research Institute, Palo Alto, USA, 2015. [3] Couch D. Welding and repair technology center: temperbead welding guidance: 1022879 [R]. Electric Power Research Institute, Palo Alto, USA , 2011. [4] ASME. ASME boiler and pressure vessel code, section Ⅸ, qualification standard for welding and brazing procedures, welders, brazers, and welding and brazing operators[S]. ASME, New York, USA, 2017. [5] ASME. ASME boiler and pressure vessel code, section Ⅲ, division 1, rules for construction of nuclear facility components[S]. ASME, New York, USA, 2017. [6] ASME. ASME boiler and pressure vessel code, section Ⅺ, rules for inservice inspection of nuclear power plant components[S]. ASME, New York, USA, 2017. [7] AFCEN. RCC-M, section Ⅳ, design and construction rules for mechanical components of PWR nuclear islands[S]. AFCEN, French, 2007. [8] 秦建, 吕晓春, 杜兵, 等. 回火焊道焊接技术中焊接接头几何尺寸影响因素的分析[J]. 焊接学报, 2014, 35(6): 17-20. [9] 秦建, 吕晓春, 杜兵, 等. SA508-3钢焊趾部位回火焊道技术研究[J]. 焊接, 2014(7): 37-40. [10] 秦建, 李世乾, 张汇文, 等. SA508-3钢回火焊道技术焊道搭接量的分析[J]. 焊接, 2017(3): 48-51. [11] 刘京. P20模具钢的双层回火激光熔敷修复技术研究[D]. 上海：上海交通大学硕士学位论文，2013. [12] Gandy D W. Ambient temperature preheat for machine GTAW temperbead applications: GC-111050[R]. Electric Power Research Institute, Palo Alto, USA, 1998. [13] Peterson A. Evaluation of large area temperbead repair for pressure vessels: 1003541[R]. Electric Power Research Institute, Charlotte, USA, 2002. [14] Findlan S, Frederick G. Repair and replacement applications center: temperbead welding applications: 1013558[R]. Electric Power Research Institute, Palo Alto, USA, 2006. |
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