摘要:據我國核電設備主管道行業(ye) 發展分析,核電主管道是核島內(nei) 連接反應堆壓力容器、蒸汽發生器以及反應堆冷卻劑泵的厚壁鋼管。
據我國核電設備主管道行業(ye) 發展分析,核電主管道是核島內(nei) 連接反應堆壓力容器、蒸汽發生器以及反應堆冷卻劑泵的厚壁鋼管。上述3個(ge) 部分通過主管道的連接形成一個(ge) 閉合回路,在反應堆冷卻泵的驅動下,冷卻劑(高純水)在回路中流動,帶出反應堆壓力容器中核燃料裂變所產(chan) 生熱量,並通過汽輪機發電機組將熱量轉化為(wei) 電能。在壓水堆核電站的核島中,主管道是核島內(nei) 七大關(guan) 鍵設備之一,堪稱核電站的主動脈。現對2015年我國核電設備主管道行業(ye) 發展趨勢分析。
美國西屋公司推出的第3代核電技術AP1000主管道是AP1000核電機組中的關(guan) 鍵部件之一,其成形製造工藝與(yu) 第2代核電主管道有本質區別。第2代、2代加的核電主管道設計壽命為(wei) 40年,主要由鍛造或鑄造方法成形部件,再用焊接方法進行連接。而AP1000主管道的設計使用壽命為(wei) 60年,為(wei) 了提高主管道使用性能及減少在役檢測成本,規定管身不能出現焊縫,需要采用整體(ti) 鍛造成形,因此不能沿用傳(chuan) 統加工工藝方法。由於(yu) 尺寸大,並且存在2個(ge) 徑向呈 45°的圓形接管嘴,屬於(yu) 典型的異型鍛件,成形難度非常大,國外亦無成熟的製造技術可以借鑒。為(wei) 了實現第3代核電技術的國產(chan) 化,研究核電主管道的製造工藝是非常有必要的。
核電主管道在服役期限內(nei) 承受較高溫度、相當高的壓力、較高流速的高純水腐蝕和高頻疲勞的作用,工作環境十分惡劣。因此選用的管道材料必須具有高強度、高韌性、良好的疲勞性能以及抗腐蝕性能等。根據壓水堆種類不同,主管道采用材料也不盡相同。
核電設備主管道前景預測報告顯示,第3代核電技術AP1000主管道指定材料為(wei) 核級控氮不鏽鋼316LN(00Cr17Ni3Mo2N),在316L的基礎上加入了適量的氮元素,既保持了316L的耐蝕性特點,又由於(yu) N的作用提高了強度和加工硬化傾(qing) 向,而塑性、韌性又同時保持在較高水平。另外,氮的加入還進一步改善了諸如耐點腐蝕、縫隙腐蝕和晶間腐蝕性能。
清華大學先進成形製造教育部重點實驗室研究人員提出的新型鐓擠成形接管嘴工藝與(yu) 傳(chuan) 統的核電主管道製造工藝相比,具有如下優(you) 勢:
(1)材料利用率大大提高;
(2)由於(yu) 機加工餘(yu) 量與(yu) 火次的減少,單支主管道的製造時間將顯著縮短;
(3)更有利於(yu) 晶粒尺寸的控製,保證核電主管道的內(nei) 部質量。少量的切削加工不會(hui) 破壞擠壓過程中所形成的金屬流線,用鐓擠方法製造的核電主管道耐腐蝕性能將得到極大提升。
百萬(wan) 千瓦級壓水堆核電廠鍛造主管道,堪稱目前世界核電主管道製造難度之最,令人驚喜的是,這項技術被煙台台海瑪努爾核電設備有限公司一次試製成功。該成果屬國內(nei) 首創,屬於(yu) 國際領先地位,將引領我國自主核電技術走向全球。
18日上午8時,台海瑪努爾二期生產(chan) 車間,萬(wan) 噸水壓機正在作業(ye) ,通體(ti) 透紅的核電設備材料一點點鍛造成形。“世界難題一舉(ju) 攻破,主要靠這個(ge) ‘大家夥(huo) ’。” 煙台市台海集團有限公司董事長王雪欣指著遠處的萬(wan) 噸水壓機說,二期全部達產(chan) 後,能夠生產(chan) 蒸發器、堆芯壓力容器、三代主管道、主泵泵殼、核級泵閥、大型雙相鋼及超級雙相鋼葉輪、波動管、堆內(nei) 構件等各種大中小型核級鑄鍛件,產(chan) 品範圍將可覆蓋核電站核島內(nei) 約80%的鑄鍛件。台海瑪努爾核電二期位於(yu) 萊山經濟開發區,總建築麵積22萬(wan) 平方米。項目達產(chan) 後年銷售收入50億(yi) 元,利稅15億(yi) 元。
“一家民營企業(ye) ,拿下了世界難度之最,真是了不起!”17日上午,百萬(wan) 千瓦級壓水堆核電廠鍛造主管道成果鑒定會(hui) 上,該項技術成果讓國內(nei) 赫赫有名的業(ye) 界評審專(zhuan) 家們(men) 豎起了大拇指。專(zhuan) 家表示,百萬(wan) 千瓦級壓水堆核電廠鍛造主管道研發成果屬國內(nei) 首創,居國際領先地位,將引領我國自主研發的ACP1000核電技術走向國際市場。
攻克一項世界難題,要多久?台海瑪努爾給出的答案是1年。2012年6月,台海瑪努爾“牽手”中國核動力研究設計院,開始百萬(wan) 千瓦級壓水堆核電廠鍛造主管道的研發、製造,僅(jin) 不到1年時間,台海成功拿出了1件試驗產(chan) 品和3件評定產(chan) 品。“從(cong) 材料、冶煉、鍛造、機加工到彎製和熱處理,全流程均一次性試製成功。”王雪欣說,“這種全流程的生產(chan) 模式和一次性試製成功,國內(nei) 獨此一家。”
ACP1000核電站是我國自主設計的第三代核電站,采用完全自主知識產(chan) 權的百萬(wan) 千瓦級三代壓水堆核電技術,該技術是我國核電技術30多年的集成和結晶。而百萬(wan) 千瓦級壓水堆核電廠鍛造主管道則是連接反應堆壓力容器和蒸汽發生器的大口徑厚壁承壓主管道。“主管道相當於(yu) 核蒸汽供應係統輸出堆芯熱能的 ‘大動脈’,是核電站的關(guan) 鍵設備之一。”王雪欣說,主管道研發製造最大難點是采用了超低碳控氮不鏽鋼整體(ti) 鍛造技術,材料性能要求高,加工製造難度大,堪稱目前世界核電主管道製造難度之最。
鑒定會(hui) 上,來自國內(nei) 業(ye) 界權威評審專(zhuan) 家們(men) 表示,該成果充分體(ti) 現了三代核電技術對於(yu) 主管道產(chan) 品的自主化設計要求,生產(chan) 工藝成熟,檢測手段完備,質量保證體(ti) 係有效運行,完全具備了整台套、全流程的生產(chan) 能力。ACP1000核電技術主要麵向國內(nei) 、國外兩(liang) 個(ge) 市場,百萬(wan) 千瓦級壓水堆核電廠鍛造主管道的試製成功,將大大加速ACP1000核電技術走向國際市場。“該成果屬國內(nei) 首創,居於(yu) 國際領先地位,對我國
自主設計的核電站主管道產(chan) 業(ye) 化奠定了可靠基礎,具有很好的應用前景。”中國工程院院士葉奇蓁說。(中國核電信息網)