[发明专利]核电站蒸汽发生器管板及管孔损伤修复方法及系统

说明书

本发明公开了一种核电站蒸汽发生器管板及管孔损伤修复方法，其步骤包括：S1、对管板和管孔进行损伤检验，以获得损伤检验数据，根据数据去除管板及管孔的熔塌损伤热影响区；S2、基于损伤检验数据进行损伤分析，根据分析结果确定对管板进行焊接修复选用的填充材料；S3、去除管板及管孔的熔塌损伤热影响区后，对焊接坡口进行加工处理；S4、采用步骤S2确定的填充材料对管板进行损伤修复；S5、在损伤修复完成后，对管板进行修复检验和机加钻孔。相对于现有技术，本发明恢复了管板及管孔结构，满足设计要求，避免了焊后消除应力热处理，修复后的管板、管孔和封口焊缝均能通过检验，取得了良好的效果。

技术领域

本发明属于核电技术领域，更具体地说，本发明涉及一种核电站蒸汽发生器管板及管孔损伤修复方法及系统。

背景技术

压水堆核电站一回路主要设备包括反应堆压力容器、主管道、蒸汽发生器(SG，Steam Generator)、主泵、稳压器等，如图1所示，SG被管板1隔开为一次侧21和二次侧22，一次侧21被水室隔板20隔开为一次侧热水室211和一次侧冷水室212，在二次侧22中设置有U型传热管3，传热管3的两个端部穿过管板1分别与一次侧热水室211和一次侧冷水室212连通，图1中箭头示出了冷却剂在SG内部的流通路线，具体的，反应堆冷却剂在反应堆压力容器吸收燃料核反应的热量后，经主管道热段进入SG一次侧热水室211，之后在传热管3被二次侧22中的水冷却后通过SG一次侧冷水室212进入主管道冷段，通过主泵将其重新压入反应堆压力容器。

如图2所示，为SG管板示意图，管板1包括管板低合金钢母材102、管板镍基合金堆焊层104以及焊接在管板一次侧上的分隔板短节108；管板镍基合金堆焊层104为在管板1上堆焊不少于8mm厚的耐腐蚀镍基合金堆焊层；管孔106是指贯穿管板低合金钢母材102和管板镍基合金堆焊层104待后续插入传热管3的孔，管板1上共有8948个管孔106，一次侧热水室211和一次侧冷水室212各有4474个管孔，每台SG设置有4474根传热管3，传热管3的两端分别插入一次侧热水室211和一次侧冷水室212的管孔106。在制造阶段，每根传热管3端部穿过管孔106与管板镍基合金堆焊层104平齐，通过钨极惰性气体保护自熔焊形成封口焊缝；分隔板短节108的主要作用是与水室隔板20拼焊形成隔板将一次侧21分隔开为一次侧热水室211和一次侧冷水室212。通常，由于分隔板短节108对焊接操作造成干涉，在靠近分隔板短节108附近的管板与管孔的损伤修复难度较大。

在传热管-管板封口焊阶段，由于人、机、料、法、环等各方面的原因，焊接相关的质量事件时有发生，有时造成管孔106、管板镍基合金堆焊层104熔塌损伤，甚至对管板低合金钢母材102造成损伤。为使设备能正常执行设计功能，常采用焊接修复来恢复损伤部位的结构。对于低合金钢，焊接修复过程中由于焊接热循环会造成修复部位残余应力增加、热影响区韧性下降、硬度升高，因此按照RCC-M(压水堆核岛机械设备设计和建造规则)规范要求，焊后应进行消除应力热处理来改善低合金钢热影响区(HAZ)的粗晶区组织和性能。然而在传热管-管板封口焊阶段，SG管板1已完成最终热处理、钻孔及传热管穿管、胀接和焊接工序，补焊后的热处理将会导致管孔106变形、管孔106内壁及传热管3氧化、传热管3性能劣化等一系列风险，甚至可能导致管板1报废。因此，在传热管-管板封口焊阶段对一次侧管孔、镍基堆焊层及管板低合金母材造成的熔塌损伤，采用常规的方法难以实现其修复。

目前国际上开展了低合金钢回火焊道修复技术研究，形成了半焊道技术、六层回火技术、一致层焊技术、可控熔敷技术等多种免除焊后热处理的修复技术。已有公司成功将回火焊道技术应用于多个机组核电稳压器及仪表管的修复以及核电站反应堆压力容器接管与安全端焊缝的修复。但目前还没有针对SG传热管-管板封口焊阶段造成一次侧管孔、镍基合金堆焊层及管板低合金钢母材熔塌损伤进行焊接修复的技术。

有鉴于此，确有必要提供一种核电站蒸汽发生器管板及管孔损伤修复方法及系统，以恢复管孔、管板的结构，并能免除焊后消除应力热处理。

发明内容