技术协作信息技术探讨与推广◎赵帅核岛反应堆压力容器材料核岛一回路系统设备（包括：反应堆压力容器RPV、蒸发器SG、稳压器、主冷却剂泵和主管道等），其中根据不同标准和设计RPV主要由四种堆型，表1是从图纸上总结出来的四种不同RPV堆型参数的对照信息。表1目前RPV堆型参数对照（注：除以上信息外，锻造和设计的结构上还有很多差异，如径向支承块、换料密封环和顶盖组件等等。）一、材料根据反应堆的设计及结构特征，反应堆压力容器（RPV）壳体材料除了要承受高温、高压，还要处在强烈的中子辐照下。所以，要求材料具有优良的抗中子辐照催化能力、较高的断裂韧性、足够的强度、良好的焊接性能以及大厚锻件的均匀性能等。为了满足以上综合性能，开发出了Mn-Mo-Ni系的低合金钢，目前普遍应用材料为20MnMoNi（国标）/16MND5（法国）/SA508Gr.3（美国）。根据RCC-M/ASME标准以及相应技术条件要求，其母材的化学成分和力学性能如表2和表3所示。表2母材锻件的化学成分/wt%降低和脆性转变温度的明显提高。因此，除了要求焊缝金属的力学性能与母材等同外，还要求焊缝金属的塑韧性有一定的余量，以保证RPV能长期安全可靠地运行。为了满足这一要求，主焊缝焊接要有合适的焊接工艺以及相匹配的焊接材料；而母材锻件属于低合金钢，Mn-Ni-Mo合金元素的加入，增加了其淬透性，其碳当量Ceq=0.55~0.65之间，并且反应堆压力容器壁较厚，所以淬硬和冷裂倾向较大，这需要采用控制焊接线能量、降低氢含量；并且焊前预热和焊后热处理等措施，以防止冷裂纹的产生。在不锈钢堆焊中，通常采用过渡层（309L）和耐蚀层（308L）组成。对与不锈钢的堆焊主要问题在于对焊材和焊接工艺控制下，达到对熔敷金属稀释率、合金元素的烧损以及铁素体含量要求。熔敷金属中含有一定数量的铁素体能有效防止和降低焊接热裂纹的产生，并且能显著提高焊缝的抗晶间腐蚀能力；但在高温下，过多的δ铁素体会转化成σ相，引起焊缝金属的脆化。通常技术要求308L熔敷金属的δ铁素体含量在7%~12%之间，309L更宽泛一些，测量法有磁性法和化学分析法，以化学分析法为准。在镍基合金的堆焊或焊接中，RPV主要涉及到的有CRDM管座、径向支承块以及进、出接管安全端的隔离层堆焊等。镍及合金堆焊的主要问题是易产生热裂纹，原因是一些有害元素（S、P、Pb、Si和Sn等）与Ni在晶界上形成低熔点共晶物所致。所以在堆焊镍及合金时要严格控制堆焊材料中的有害元素，加强焊前清理，并采用较小的焊接热输入，同时控制层间温度。以加快冷却，细化晶粒，提高堆焊层的力学性能和耐蚀性能。而在进、出口接管与安全端的焊接中，镍基隔离层作用是抑制低合金钢一侧熔合区碳的扩散，提高接头冲击韧性，并且镍基合金焊缝金属的热膨胀系数介于低合金钢和不锈钢之间，接头的热应力小。最后，综合以上各种母材金属和连接方式，以及耐蚀性的要求整理出了不同焊接方法下的焊材信息如下表4。表4核电用焊材信息统计（注：焊接再热裂纹敏感系数ΔG=3.3[Mo%]+[Cr%]+8.1[V%]-2≤-0.1；碳当量Ceq=C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14=（0.55~0.65））表3母材锻件的力学性能（落锤试验+KV冲击试验，RTNDT≤-23.3℃；横向和纵向是指试样相对于锻件主加工方向的取向）（注：标准号SFA采用的是ASME标准；而AWS是RCC-M二、主要材料的焊接性中采用了美国焊接协会的焊材标准。标准号后对应的牌号为采由于RPV长期在高温高压下工作，并承受强烈的中子辐照，用相应标准产品所使用的焊材）所以焊缝金属有严重的脆化倾向，通常表现为冲击韧性的显著（作者单位：中国一重大连加氢反应器制造有限公司）窑窑
