23+5热交换器设计(论文+DWG图纸+外文翻译+文献综述+开题报告)
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23
热交换器
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23+5热交换器设计(论文+DWG图纸+外文翻译+文献综述+开题报告),23,热交换器,设计,论文,dwg,图纸,外文,翻译,文献,综述,开题,报告,讲演,呈文
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核电站2003年第4期 专论与译文 11 压水堆核电站蒸汽发生器的制造 核动力运行研究所 丁训慎 1. 前言 在压水堆核电站中蒸汽发生器是一回路系统中的一个主设备具有尺寸大重量重设计制造复杂作用重要的特点在设计和制造方面被称为当代热交换器技术的最高水平长期以来国际上压水堆核电站蒸汽发生器经常发生传热管腐蚀破损在可靠性上存在严重问题是核蒸汽供应系统的唯一的致命弱点保证蒸汽发生器的制造质量有助于提高其安全可靠性由于蒸汽发生器制造相当复杂技术密集程度高要求制造质量符合技术任务书的要求因此整个制造过程都处于受控状态各个环节都有质保监督 蒸汽发生器的制造基本上覆盖了核容器的基本制造技术其制造难度在核设备中具有相当的代表性能反映工厂核容器制造能力的水平管板和筒体锥形体是核电站设备大锻件中生产难度较大的零件管板因直径大厚度厚采用普通的锻造方法时管板中心部位不能锻透缺陷不能焊合筒体锥形体的形状特殊如果锻成直筒状金属利用率低机械加工量大质量不能得到保证所以管板和筒体锥形体都必须采用特殊的锻造方法 蒸汽发生器一次侧的水具有放射性为了避免管道与设备中形成很高的活性必须保证所接触材料在给定的参数下在一次侧水中具有很高的抗腐蚀和抗侵蚀的稳定性这就要求在管板下表面与一次侧水接触表面堆焊因科镍690在一次侧下封头内堆焊不锈钢堆焊保护层是蒸汽发生器制造中非常重要的工序在堆焊耐腐蚀的衬里时应保证每条焊缝成型的质量对蒸汽发生器一次侧的密封性提出了很高的要求为了保证所要求的密封性传热管与管板的连接一次侧进出口接管与下封头的连接都采用焊接焊接是蒸汽发生器制造中重要的组成部分还包括筒体的环焊缝汽发生器体积大机加工的要求相当高工艺又复杂要求在专用车间和专用设备上加工用专用工艺装备和非标准设备其中管孔深孔加工难度最大大量深孔的几何精度孔径孔距公差要求都很高大大超过常规产品的要求又由于蒸汽发生器另部件尺寸大安装精度要求高制造过程中另部件公差的积累给安装带来很大的难度其中支撑板和流量分配板的装入内套筒蒸汽发生器的制造过程中必须十分注意清洁度因为一次侧表面的沾污会引起腐蚀的加剧活性的提高堆内流通截面的堵塞以及释热元件的烧毁等由于蒸汽发生器在运行中的检修比其他常规设备要困难所以要求可靠性更高更要严格地遵守工艺规范相应地对检验提出了更高的要求 2锻造与锻压 板的锻造 管板是饼状锻件锻造工艺为镦粗成形一般管板锻件中心部件会存在密集性缺陷例如非金属类杂质白点和疏松非金属类杂质和白点可以在冶炼浇注热处理等方面采取措施予以解决而疏松则是钢锭中固有的缺陷只能用锻造来消灭镦粗工序能否焊合锻件内部疏松取决于镦粗比的大小必须采取特殊的锻造方法例如双重压实法即下料时采用体锥形体锻造 为了使锻件的形状和尺寸接近产品一般采用变截面筒体进行扩孔的方法第一步扩孔时上砧与坯料的凸出部分接触金属沿直径方向延伸内专论与译文 核电站2003年第4期 12 外径增大此时没有同砧子接触的坯料由于金属的整体性也在沿直径方向延伸但其量很小由于这种沿长度方向的不均匀延伸使坯料形成锥形第二步上砧与锥形坯料整个长度上接触此时锻件的锥度达到要求值并在以后扩孔中保持不变扩孔仅使壁厚减薄和坯料内外径沿整个长度均匀增大 最近又改进为锥形体折角处带有一段与上下和筒体直径的过渡段这样使锥形体与上下筒体的焊接更简易并提高了焊接性能 封头的锻压 法马通公司把下封头由铸造改为18 65之间的回火处理随后在静态空气中冷却锻造下封头与管板为相同材料保证了焊接性能锻造成型比烧铸工艺简单并能保证机械性能 封头与蒸汽限流器的锻压 法马通公司把上封头从低合金钢板冲压成形再与蒸汽限流器锻件焊接改进为上封头与蒸汽限流器整体锻造后热旋压成型材料为18 1 上封头与蒸汽限流器 3管子与管板的焊接与胀接 子与管板的焊接 大亚湾核电站蒸汽发生器管子与管板焊接接头如图2所示坡口形式为管子微缩于管板孔的堆焊层里焊接前先在管端胀接10 外观检验和100%的液体渗透检验射线检验采取抽查方式检验数目为焊接接头总数的6%抽查位置在管板中均匀分布操作方法如图3所示最后为氦气探漏来检验其密封性 图2 管子与管板焊接接头 图3 管子与管板焊接接头的射线检验 子与管板的胀接 核电站2003年第4期 专论与译文 13 大亚湾核电站蒸汽发生器管子与管板的连接采用管端焊接和沿管板全厚度的机械胀能消除间隙防止腐蚀也起到防止管子拔脱的作用如图4所示胀管机为旋转滚柱机械式电脑控制全自动操作容许最大未胀合长度5 0 4 带机械微胀的全厚度胀管 管子与管板的胀接改进为液压320 . 堆焊和焊接 板镍基合金堆焊 堆焊时应保证每条焊缝的质量即焊缝应是平滑的均匀层叠的无凹陷和焊瘤焊缝的高度以及焊缝间的重叠度都不应超过规定的数值堆焊过程中出现的个别缺陷需在堆焊下一条焊缝前用机械方法除去当在较大的堆焊区域内经常出现缺陷时或发现堆焊层脱开时应停止堆焊直到查明和消除产生缺陷的原因为止 大亚湾核电站蒸汽发生器在基体金属16 50为带极自动堆焊边缘自动堆焊无法堆敷的地方则采用手工电弧焊补焊如图5所示堆焊层先进行100%头色检验然后将管板置于一个专用水槽内进行100%的自动超声检验最后用超声测厚仪进行厚度的测量 图5 管板上镍基合金堆焊 板和下封头的焊接 焊缝坡口见图6首先在管板和下封头上焊接马镫式的组装定位装置对装配质量进行外观检验并按圆周均匀地分为16点进行组装尺寸测量使其满足公差要求在焊缝内侧进行手工电弧焊预热温度为150按图6专用磨具磨焊根7 缝内表面复面层堆焊如图7所示首先在下封头侧坡口斜边手工电弧堆焊一层24 核电站2003年第4期 14 的管板侧手工电弧堆焊因科镍690堆满为止 图6 管板和下封头焊缝坡口 图7 管板和下封头焊缝内表面复面层堆焊 下筒体最终焊接 焊接坡口如图8所示首先进行上下筒体组装将管束外壳上部敞口部分用帆布进行封闭放置保温材料软垫安装风机和导管安装并点焊马镫式垫块定位装置调整上下两筒体方位并进行组装对接用千斤顶进行接头调整调整上下两筒体在水平和垂直方向上的对中对组装整体进行复查复核接头内外两点间的高程差在马镫式定位装置和堆焊台上装配点焊楔块手工电弧焊焊接组装附件对组装质量进行外观检查和尺寸测量用瞄准器对整体进行最后检查 焊缝的焊接如图8所示图中的1 2 34 5等部位采有手工电弧焊而部位6 7采用埋弧自动焊手工电弧焊焊接坡口底部坡口外部为埋弧自动焊碳弧气刨除装配附件手工电弧焊焊接马镫定位装置内部区域埋弧自动焊焊接马镫定位装置外部区域并最后完成整个环焊缝的焊接取消底部板条磨削内部焊根对焊缝的内外表面作100%液体渗透和磁粉检验外还作100%的超声检验 图8 上下筒体最终焊缝坡口 5. 机加工 板钻孔 亚湾核电站蒸汽发生器管板直径为3497 秦山一期蒸汽发生器管板直径3296 8 专论与译文 15 任意两管孔间距偏差在堆焊侧不大于0.3 9 秦山一期蒸汽发生器管板示意图 工件的装夹管板组合件在钻孔时管板承受轴向力和扭矩加之管板直径较大加工周期较长要使工件在整个加工过程中不发生位移采取将管板组件放在二块工过程用机床主轴按管板十字中心线校正管板平面与机床主轴的垂直度由于受机床削用量的选择切削用量对钻孔质量起着很大的作用切削用量与工件材料精度要求刀具寿命和生产效率有关经过多次试验确定切削用量为钻头转速1180转/ 加工工艺和数控程序在反复试验的基础上编制了钻孔工艺钻孔规程检查规定等一系列工艺文件以指导操作人员工作同时编制了钻孔数控程序要求机床在校对加工原点后按数控程序钻孔并要求数控程序输入微机后经两人两次校核无误后方可开机钻孔 管板深孔钻的检查为了及时掌握钻孔质量发现问题采用纠正措施当天钻好的孔当天检查完毕如果发现问题立即停机查找原因具体检查项目有孔径相邻孔距孔直线光洁度 撑板加工 大亚湾核电站蒸汽发生器支撑板为线接触四叶孔型板厚30 不锈钢板类似于美国的坐标定位装置和液压系统支撑板的加工工艺如下 检查平面度整个平面应5 1000 钻孔钻孔孔径为22+叶孔的拉削拉削在4轴拉床上进行4轴同时动作并用一专用毛刷机来去毛刺 6. 装配 撑板的装配 大亚湾核电站蒸汽发生器支撑板的装配是在已经完成了管板下部筒节中部筒节上部筒节和锥形筒节的4条环焊缝后并在下部筒体内安装了套筒法国支撑板的装配首先从接近于管板的第一块装起利用激光器定位并用垫铁在固定块上调整支撑板的位置使穿过支撑板的3支激光束不受阻地打于靶面上光点形状保持原形然后将支撑板焊接于12个固定块上这样依次将9块支撑板装好焊牢由于激光为3束激光定位保证了支撑板对筒体的垂直度以及支撑板之间和管板的平行度因靶面光点清晰保持原形就保证了支撑板上各对应的四叶形管孔间的同心度给下一步形管的装配 下部筒体内支撑板装配完毕后进行整体清洁清除焊渣和污物然后整体吊入一个清洁密闭的小型装配车间内进行穿管筒体放置于一个专用的转胎上纵向排列着一个外观检验及100%的涡流和超声检验合格的 核电站2003年第4期 16 蒸汽发生器内的排列位置装箱发货现场穿管以装箱顺序进行10 震杆的装配 震杆末端结构采用11 三排防震杆示意图 图12 震杆末端结构 当运行时管子与防震杆间的间隙与振动有关法马通公司开发了一层管子同时固定一层防震杆的管层装配法的新布管工艺严格检查每层管子与防震杆的间隙如超过公差必须调整或更换防震杆该工序采用新的杆管间隙测量仪来测量间隙管杆间留有适当的间隙是为了防止高温下管子的膨胀 7. 清洁度 制造时应特别注意把一次侧零部件如管子管板和下封头等保持在清洁的条件下制造厂应用清洁间用作贮存亚湾核电站蒸汽发生器在下封头内用清洁空气2 力将羊毛毡塞子打入管子每根管至少要用10个羊毛毡塞子若管子还不够清洁则继续清理当管束全部清洁完毕由检查员抽查一部分检查完后用塞头塞住管孔下封头水室用清洁水灌入水室浸泡24小时放净水干燥后再进行清洁度检查 秦山一期蒸汽发生器一次侧包括管子内壁在总装和水压试验后用漂白布擦试白布应无变色清洁度才算合格 8. 检验氦气检漏和水压试验 损检验 核电站2003年第4期 专论与译文 17 制造时无损检验是为了查明缺陷造成缺陷的原因可分下列3类在原材料生产过程中所产生的初始缺陷例如化学成份的改变表面裂纹和内部裂纹在制造另部件的工艺过程毛坯的制备机械加工和热处理中所产生的缺陷例如疏松裂纹缩孔和气孔装配过程中所产生的缺陷例如焊缝的气孔和未焊透等选择无损检验方法时应考虑下列因素材料的种类加工工艺几何形状和表面状态预计的缺陷大小检验方法的灵敏度等各种检验方法之间不能替代只能互为补充蒸汽发生器制造时的无损检验比一般工业的无损检验方法要求更加严格灵敏度和分辨能力更高 秦山一期蒸汽发生器制造时的无损检验如表1所示各种检验应符合线检验声检验透检验粉检验流检验1 秦山一期蒸汽发生器制造时的无损检验 气检漏 大亚湾核电站蒸汽发生器在管子与管板焊接后进行氦气检漏其目的是检查焊接接头的密封性在全厚度胀管前进行一次单管的泄漏检查能保证制造质量其步骤如下蒸汽发生器水平放置用封板把二次筒体的锥形体端密封好堵住观察孔和手机把二次侧抽真空至10 毫巴随后再充20%氦气和80%空气的混合气体至16巴用塞头在接近焊缝处把传热管堵住4根管子为1组进行检查若发现有泄漏则单根检漏 次侧最终水压试验 秦山一期蒸汽发生器在水压试验前要对水压项目 T T 件 管板 堆焊层 锻件 下封头 堆焊层 一次侧 锻件 筒体 堆焊层 二次侧筒体和封头的锻件 传热管 管接头锻件 焊缝 筒体环焊缝 蒸汽和给水管接头与筒体焊缝 支座架焊缝 管子与管板焊缝 仪表接管焊缝一二次侧 临时附件去除后的部
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