[发明专利]反应堆蒸汽发生器的管板锻件质量检验的取样方法

说明书

技术领域

本发明涉及反应堆蒸汽发生器技术领域，尤其涉及一种反应堆蒸汽发生器的管板锻件质量检验的取样方法。

背景技术

当前国际上又进入了新一轮的核电发展时期，许多国家都在积极准备建设新的核电机组，然而全世界的核岛大型铸锻件的生产能力却十分有限，制造技术主要控制在少数几个制造厂中，这已经不能满足全世界核电发展的需要。结合我们国家发展核电和核电设备国产化的政策，实现我国核电发展规划目标，必须实现反应堆蒸汽发生器管板锻件国产化。要真正实现管板锻件的国产化，在保证质量的条件下实现批量化生产，不仅需要制造厂在制造技术上进行创新，还需要成功完成核岛大型铸锻件制造工艺的技术评定，当然也必须进行反应堆蒸汽发生器管板锻件的工艺评定工作。

核岛重要部件的制造工艺技术评定是核电技术规范的要求，也是国际惯例。我国的核安全法规也相当重视相关的工作，然而国内在岭澳二期和红沿河项目之前，基本上没有开展过这项工作。由于在先前的核电项目中没有实际介入过评定工作，相关的核电规范RCC-M（《压水堆核岛机械设备设计和建造规则》的简称）中只有评定的要求，而并没有具体的评定方案和评定规范。

评定本身是一项综合性的多学科核电通用技术，也是核电自主化的核心技术之一。它涉及到制造工艺技术、金属材料、理化检验、无损检验、设计分析、断裂力学、寿命管理以及工程管理等很多学科，通过设备制造工艺评定，以验证制造商的制造能力和管理能力，以及制造商所制造的这些部件或制品的整体和内在质量满足设计和核安全的要求，保证制造质量的可重复性，有效地减少检验项目，降低制造成本和缩短制造周期，从而为制造商批量制造核岛重要部件提供有力条件。

反应堆蒸汽发生器（SG，Steam generator）是蒸汽发生器，也是压水堆核电站的核岛主设备，位于一回路和二回路的交界处，它将反应堆堆芯产生的热量传递给蒸汽发生器二次侧给水，产生蒸汽推动汽轮机做功。作为连接一回路与二回路的设备，蒸汽发生器在一、二回路之间构成防止放射性外泄的第二道防护屏障，对压水堆核电站的安全运行十分重要，是一回路的主要设备之一，必须保证其在核电站40年寿命期内绝对安全可靠。蒸汽发生器管板锻件是核电站中的关键锻件，它作为饼形大锻件，在锻造工艺技术上难度相当大，并且每台机组需要三块管板。因此，管板也是大型锻件中急需国产化的锻件之一。蒸汽发生器的管板是蒸汽发生器的重要部件，它是反应堆冷却剂压力边界的组成部分，属于第二道放射性防护屏障之一，长期在高温高压的恶劣环境中工作，蒸汽发生器管板上加工有近9000个高精度的传热管孔，因而对其内在质量的要求和检验非常严格，除了化学成分、机械性能、金相组织、晶粒度、夹杂物等检验外，还要按采购规范的要求进行超声波探伤等无损检验，单个缺陷和密集缺陷均不能超出规定的范围，以保证锻件的整体质量。

蒸汽发生器和其它换热器管板是火电、核电及石化设备的重要组成部件，蒸汽发生器管板下面与蒸发器水室封头组焊，上面与蒸发器下部筒体组焊，是一、二次侧的分界。管板锻件实际使用环境较为苛刻，主要表现在：

管板两侧的温度较高且不相同。管板一次侧分为热端（冷却剂由反应堆出来）和冷端（冷却剂经过向二次侧传热）两个部分，中间由分隔板分开。两端的冷却剂由于向二次侧传热，所以温度不同；管板两侧的压力不同；管板为了安装传热管，需要钻将近9000个孔，因此在强度上有较大的减弱。

大型大厚度管板属于锻造工艺难度非常大的饼形类锻件，为了保证后续近9000个高精度传热管孔的加工，管板锻件需要有很好的内部质量均匀性。另一方面，蒸汽发生器的管板这样的饼形类锻件也是难以检验其内部均匀性的产品。反应堆蒸汽发生器规范等级I级，安全等级I级，质量等级I级，抗震类别I级，清洁类别A类。因此，反应堆蒸汽发生器部件具有制造技术标准高、难度大和周期长等特点。

如附图1所示，为现有技术反应堆蒸汽发生器的管板锻件质量检验的取样方法的示意图。根据核电规范RCC-M中锻件性能试验的试样的取样要求的规定，在所述管板锻件10底部设置试环20，所述试环20的外径小于所述管板锻件10底部加长段（水口端）的内径，试料21取自所述试环20上沿直径方向相对的X和Y两个部位，且试料21需在管板锻件10性能热处理后截取，具有足够的尺寸，以便能够截取全部试验和复验所需用的试料。试料21的轴线位置为拉伸和常规冲击试样的轴线应至少距热处理端面50mm，距热处理其它表面100mm；落锤和补充冲击试样的轴线应至少距热处理端面20mm，距热处理其它表面40mm。试环20上还留有备用试料22。