某核電機(jī)組1000 MW汽水分離器再沸器新型波紋板的研制

蔡振芳

(上海東海壓力容器制造有限公司,上海 201209)

到目前為止，某核電機(jī)組1000 MW汽水分離器再沸器是國(guó)內(nèi)具有同類功能的最新型裝置，見(jiàn)圖1、2、3、4，這是經(jīng)引進(jìn)消化吸收后國(guó)內(nèi)自行設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，并經(jīng)上海東海壓力容器制造有限公司在歷經(jīng)一年多的研制過(guò)程中，克服了許多制造難題，反復(fù)試驗(yàn)才試制成功。

從圖中可以看到，汽水分離再沸器總裝圖，圖2、3為其特殊結(jié)構(gòu)型式的A，B兩種型式波形板圖，圖4為安裝波紋板的內(nèi)部裝置圖該裝置原設(shè)計(jì)用于CAP1000堆型常規(guī)島的氣液分離，目前已經(jīng)陸續(xù)推薦為國(guó)內(nèi)其他堆型常規(guī)島汽水分離用，包括CPR1000、AP1000以及具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CAP1400和華龍1#堆型。因而這是具有獨(dú)特而先進(jìn)且有廣泛應(yīng)用前景的汽液分離裝置，該裝置的核心部件為內(nèi)部大量安裝的兩類特殊結(jié)構(gòu)的波形板，本裝置是通過(guò)這兩類特殊型波紋板實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)品功能的。

圖1 汽水分離再沸器總裝圖Fig.1 Installation of steam separator reheater

圖2 A型波紋板Fig.2 Type A corrugated plate

圖3 B型波紋板Fig.3 Type B corrugated plate

圖4 安裝波紋板內(nèi)部裝置Fig.4 Internal device with corrugated plate

這種類型的波紋板在國(guó)內(nèi)是第一次被研制生產(chǎn)，由于其結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜而特殊，如何實(shí)現(xiàn)其制造并成功生產(chǎn)，不但能解決國(guó)外產(chǎn)品制造所需的昂貴費(fèi)用，而且對(duì)實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)自主生產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化具有重大的經(jīng)濟(jì)和戰(zhàn)略意義。對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)，最終決定采用制造一臺(tái)新型的模壓床子，采用模壓冷成形技術(shù)并專用沖剪床子沖剪進(jìn)行試制。

在詳細(xì)研究了采購(gòu)文件、設(shè)計(jì)圖紙及有關(guān)技術(shù)要求后，首先編制了制造工藝方案，確定了工藝路線，然后編制了詳細(xì)的制造工藝，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)制造了一臺(tái)模壓專用機(jī)床，然后在大量試壓過(guò)程中逐步完善模具的有關(guān)結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)，接著試壓試驗(yàn)件，經(jīng)大量試驗(yàn)最終確定了該機(jī)床的最終結(jié)構(gòu)型式與參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)具有能保證制造出合格品滿足圖紙和采購(gòu)文件及技術(shù)要求所應(yīng)具有的功能，再進(jìn)行產(chǎn)品試壓，并經(jīng)檢查完全達(dá)到能滿足產(chǎn)品各項(xiàng)要求后，開(kāi)始制造產(chǎn)品，經(jīng)檢驗(yàn)合格后投入產(chǎn)品制造。

1 模壓機(jī)床和波紋板的制造

1.1 模壓機(jī)床的制造

經(jīng)過(guò)前期階段的研制，最終模壓機(jī)床的結(jié)構(gòu)如圖5、圖6所示。

圖5 機(jī)床結(jié)構(gòu)圖1Fig.5 Machine tool construction photo 1

1.2 波紋板的制造

波紋板制造應(yīng)包括下述各制造過(guò)程。

1.2.1

根據(jù)采購(gòu)文件要求和規(guī)定編制制造大綱及工藝文件。

圖6 機(jī)床結(jié)構(gòu)圖2Fig.6 Machine tool construction photo 2

1.2.2

根據(jù)采購(gòu)文件要求和規(guī)定采購(gòu)原材料、波紋板的材料為304L。

(1)原材料化學(xué)成分符合SA-240 M的要求，其制造應(yīng)滿足SA-480.06-2.B的要求，即表面為冷軋光亮面。

1)鋼板應(yīng)進(jìn)行熔煉和成品分析，熔煉每爐一次、成品每批一次;

2)化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1 化學(xué)成分Table 1 Chemical compositions

(2)力學(xué)性能

鋼板按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)滿足表2的要求。

每批由同一牌號(hào)、同一爐號(hào)、同一名義厚度和同一熱處理制度的鋼板組成作試驗(yàn)。

表2 力學(xué)性能

(3)表面質(zhì)量

鋼板需符合相應(yīng)表面狀態(tài)要求 (304L:SA-480 No.2B，06Cr13:GB 24511 1D。每鋼板均需進(jìn)行目視檢測(cè)，不允許出現(xiàn)劃痕、褶皺、裂紋、氣泡、夾雜物或其他有害缺陷等。

(4)外形和尺寸偏差

304 L鋼板的外形尺寸偏差應(yīng)滿足ASME SA-240 M的要求，且對(duì)名義厚度1 mm的板，其厚度允許偏差為±0.05 mm，平直度允許偏差為7 mm。

06Cr13/X6 Cr13/410S鋼板的外形尺寸允許偏差按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

1.2.3 切割和成形

切割應(yīng)采用冷切割，且冷切割應(yīng)符合圖紙中的要求。切割及成形后都不允許化學(xué)酸洗。

1.2.4 波紋板的制造

波紋板采用模具冷壓成型。切割及成形工藝應(yīng)包含在制造大綱中或作為單獨(dú)的規(guī)程供批準(zhǔn)。對(duì)每種波紋板，供方在批量制造前需分別制造試件，經(jīng)過(guò)成形，檢驗(yàn)并提供驗(yàn)收并設(shè)計(jì)部確認(rèn)通過(guò)后方可批量制造，試件應(yīng)包括交貨狀態(tài)的成品波紋板。

波紋板產(chǎn)品的制造分兩步實(shí)現(xiàn):

第一步模壓，采用新造的新型模壓床子用模壓冷成形，圖7為其模壓過(guò)程圖。

圖7 壓制過(guò)程Fig.7 Pressing process

經(jīng)用上述模壓床子模壓成型結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜特殊的波紋板，見(jiàn)圖8、9。

圖8 沖剪前波紋板Fig.8 Corrugated plate before punching and shearing

圖9 波紋板集成Fig.9 Plate combination

第二步?jīng)_剪，壓制后，經(jīng)本公司、用戶及三方嚴(yán)格檢查波紋板的形狀尺寸、直線度、平行度、平面度及相關(guān)公差均符合圖紙要求后再進(jìn)行沖剪。利用特殊沖剪床子完成波紋板的外形，圓孔及缺口的沖壓和整個(gè)波紋板剪切。在此基礎(chǔ)上再測(cè)定整塊波紋板的形狀外尺寸，表面質(zhì)量需完全符合圖紙、采購(gòu)文件和技術(shù)要求后由用戶、第三方檢驗(yàn)合格再予入庫(kù)。圖10為沖剪過(guò)程圖，圖11為內(nèi)部安裝圖。

1.2.5 檢驗(yàn)

檢驗(yàn)包括下述各項(xiàng)，并按有關(guān)要求進(jìn)行檢驗(yàn)。

(1)原材料入廠檢驗(yàn)

原材料入廠應(yīng)作復(fù)檢，以確保原材料質(zhì)量，其要求見(jiàn)2.2.2。

(2)壓制成形前的檢驗(yàn)

圖10 沖剪過(guò)程Fig.10 Punching and shearing process

圖11 波紋板安裝圖Fig.11 Installation of corrugated plate

對(duì)已完成切割并準(zhǔn)備用模具壓制產(chǎn)品，應(yīng)至少進(jìn)行尺寸及目視檢查。所加工產(chǎn)品的尺寸應(yīng)滿足采購(gòu)圖、采購(gòu)技術(shù)文件以及本公司所編制文件的要求。目視檢查中，產(chǎn)品的表面質(zhì)量、尺寸以及最終狀態(tài)應(yīng)達(dá)到文件規(guī)定的要求。不允許出現(xiàn)影響成形質(zhì)量的劃痕、褶皺、裂紋、氣泡、夾雜物、異物等。

(3)壓制后的檢驗(yàn)

對(duì)已壓制好的產(chǎn)品，進(jìn)行尺寸及目視檢查。所加工產(chǎn)品的尺寸應(yīng)滿足采購(gòu)圖、采購(gòu)技術(shù)文件以及供方所編制文件的要求。目視檢查中，產(chǎn)品的表面質(zhì)量、尺寸以及最終狀態(tài)應(yīng)達(dá)到文件規(guī)定的壓制要求。不允許出現(xiàn)影響成形質(zhì)量的劃痕、褶皺、裂紋、氣泡、夾雜物、異物、毛刺等。

(4)第三方檢驗(yàn)

波紋板成品尺寸、表面狀態(tài)等須進(jìn)行第三方檢驗(yàn)，并提交檢驗(yàn)報(bào)告審核或批準(zhǔn)。

(5)標(biāo)記

波紋板上需要標(biāo)記。在每塊波紋板端部的同一位置，采用容易去除、不傷害波紋板，且運(yùn)輸中不易掉落的標(biāo)記，且供方應(yīng)保證每批交貨產(chǎn)品文件的可追溯性。

每包產(chǎn)品上應(yīng)進(jìn)行標(biāo)記，標(biāo)記應(yīng)至少包括以下內(nèi)容:供方名稱、標(biāo)識(shí); “頂部”和 “底部”標(biāo)識(shí);總重;零件代號(hào);對(duì)應(yīng)的設(shè)備代碼。

對(duì)于原材料，應(yīng)包括:供方名稱、標(biāo)識(shí);材料名稱 (304L或06Cr13/X6 Cr13/410S);爐號(hào);材料標(biāo)準(zhǔn);軋制方向。

2 清潔、包裝和運(yùn)輸

波紋板在整修生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)禁止鐵素體、氯及氯化物、硫及硫化物、鉛、鋅、銅、鋁、鎘、錫、汞、銻、鉍等低熔點(diǎn)金屬及其合金的污染。對(duì)波紋板在交貨前應(yīng)進(jìn)行最終清洗，按公司成熟的清潔工藝，但需提交給審核同意。清洗完后波紋板應(yīng)在常溫下晾干。對(duì)波紋板進(jìn)行清潔、包裝、運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)包裝以避免其在清潔、包裝、運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生生銹、變形或受到任何損害 (尤其是表面狀態(tài)不得受到任何損害)等。包裝不得影響產(chǎn)品的清潔度。清潔、包裝及運(yùn)輸規(guī)程須經(jīng)審核同意。

3 質(zhì)量證明書

對(duì)于原材料的質(zhì)量證明書:

供方應(yīng)在交貨時(shí)提供EN 10201 3.1類型的質(zhì)量證明書，質(zhì)量證明書包括但不限于下列內(nèi)容:供方名稱;合同號(hào);材料標(biāo)準(zhǔn);產(chǎn)品名稱;爐批號(hào);冶煉工藝;表面質(zhì)量;規(guī)定的各項(xiàng)檢驗(yàn)結(jié)果;供方印章或簽字;符合性聲明。

對(duì)于產(chǎn)品 (波紋板成品)的質(zhì)量證明書:供方名稱;合同號(hào);本規(guī)程編號(hào);產(chǎn)品名稱;表面質(zhì)量;規(guī)定的各項(xiàng)檢驗(yàn)結(jié)果;供方印章或簽字;符合性聲明。

4 結(jié) 語(yǔ)

目前已經(jīng)承包方、設(shè)計(jì)及用戶三方授權(quán)師檢驗(yàn)，檢驗(yàn)確認(rèn)本公司制造的全部波紋板產(chǎn)品完全滿足并達(dá)到圖紙、采購(gòu)文件及相關(guān)技術(shù)的要求，并用于某核電廠國(guó)產(chǎn)化裝置中，某核電廠通過(guò)本公司實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，不但節(jié)約了大量外匯資金，而且具有重大的政治和經(jīng)濟(jì)意義。目前我公司巳成為能制造這種波紋板并被用于國(guó)內(nèi)其他堆型常規(guī)島汽液分離裝置的唯一供應(yīng)商。

致 謝

本文根據(jù)趙金民總經(jīng)理安排完成寫作，照片由李博攝影，在此深表感謝。