超大型夹层冷屏及其附件招标技术规范

超大型夹层冷屏及其附件招标技术规范文件编号CRAFT-SC0301-TS-002文件版本V1.0发布时间CRAFT-SC0301-TS-001V1.0超大型夹层冷屏及其附件招标技术规范（摘要：本技术规范规定了拟招标的冷屏系统的技术要求，及设备验收标准、质量控制、性能检测、总装等要求。）审批流程姓名职务/单位日期编制审核批准修订历史：版本日期位置修订更改内容 目录1货物需求一览表 货物需求一览表序号货物名称数量预算（万元）交货期1超大型夹层冷屏及其附件1500合同签订后220个工作日2项目需求2.1项目介绍磁体性能研究平台是聚变堆主机关键系统综合研究设施（CRAFT）的重要科学研究设施之一，磁体性能研究平台承担着中国聚变工程实验堆（CFETR）的TF磁体低温物理性能测试及相关技术参数验证等工作。磁体性能研究平台的主机系统包含真空杜瓦、冷屏系统、磁体支撑系统及配套附属部件等等，磁体性能研究平台的主机系统如图1所示。其中冷屏系统是为磁体性能测试平台的低温运行环境提供绝热条件的重要部件，冷屏系统可以降低真空杜瓦内壁对4.5K温度运行的超导磁体线圈热辐射，减轻低温系统的工作负载和功率，提高低温系统的冷却介质利用率，确保磁体线圈迫流氦冷却温度能够保持在所需要的温区内。图1.1主机系统示意图2.2冷屏系统介绍冷屏系统根据真空杜瓦的结构尺寸及磁体性能测试平台的工程应用进行结构设计，冷屏系统分为上冷屏、下冷屏两部分，其中上冷屏安装于真空杜瓦上壳体，在磁体吊装转运过程中可以整体移动。下冷屏安装于真空杜瓦下壳体，整体放置于磁体测试平台的厂房地坑内。冷屏系统的整体结构尺寸长、宽、高约为23.6m×14.8m×6.5m，如图2所示，其中冷屏与杜瓦内壁的间距不得小于400mm。图2冷屏结构尺寸冷屏屏体制造材料为SS304不锈钢，冷屏制造类型为夹层式冷屏（胀板结构形式），采用双层金属板材叠加点焊及封边后通入高压流体胀形而成，胀形后的冷屏截面结构形式如图3所示，夹层式冷屏的制造工艺是利用高压流体将金属板内压充胀塑性变形/模压成型而形成流动通道，夹层式冷屏内部冷却介质与冷屏内壁直接接触，有利于冷却介质的换热效率并提高换热面积，夹层式冷屏双层金属板成型后具有良好的结构刚度和整体机械强度。图3夹层式冷屏截面结构2.3冷屏结构设计冷屏系统采用子冷屏板拼接结构形式，子冷屏板采用3mm+1.5mm不锈钢薄板叠加点焊，板长宽规格为6.5m×1.5m，子冷屏胀形后厚度为10mm。子冷屏板与真空杜瓦连接所用的支撑数量为6个（子冷屏板两侧对称布置3个支撑，所有支撑均可与拼接的子冷屏板共用），单个支撑采用连杆结构设计，支撑连杆需具备柔性关节功能和低导热特性。为了避免产生较大涡流，拼接后的子冷屏板之间均须采用绝缘间隔，在拼接位置中间增设G10材料的绝缘件。考虑到冷屏为低温运行部件，在低温条件下不锈钢冷屏板的冷缩变形，在子冷屏板拼接结构中需要具有冷缩变形补偿功能，避免冷屏因低温收缩产生的变形位移导致冷屏机械性损伤，图4为单个子冷屏板和单个支撑的结构示意图。（a）单个子冷屏板结构形式（b）单子冷屏板（c）单个支撑结构图4冷屏壁板结构示意图2.4冷屏系统低温管路冷屏系统采用高压氦气或液氮作为低温冷却介质，上下冷屏均采用一进四回的整体方案，进入真空杜瓦部后，总管（DN219）分为四路一级支管(DN108)，后再分四路二级支管(DN32)后串联单个冷屏，后再次通过二级支路回管(DN32)汇入四路一级支路回管(DN108)引出真空室，如图5所示。通过在两级分流管路使得管路氦气流量分配均匀，并在一级支管和二级支管之间采用铜质导热带连接用以消除各支管之间的温度差，消除支管流阻系数的差别，使得各支管内冷却介质的流量基本一致。在回气管路中通过四路真空回气管进行氦气回收，并在每个回气管路上增设节流阀门控制氦气回压，使得冷屏的整体流量和温度得到人为控制。（a）冷屏冷却管路及流动方向（b）冷屏冷却管路规格图5冷屏系统低温管路设计3技术要求3.1参考规范GB50153-2018工程结构可靠性设计统一标准NB/T47013.2-2015承压设备无损检测JB/T7158-2010工程机械零部件清洁度测定方法GB19804-2005焊接结构的一般尺寸公差和形位公差GB50252-2010工业安装工程施工质量验收统一标准HG20236-1993化工设备安装工程质量检验评定标准GB50235-2010工业金属管道工程施工质量验收规范GB50205-2001钢结构工程施工质量验收规范GB50236-2011现场设备、工业管道焊接工程施工规范GB50683-2011现场设备、工业管道焊接工程施工质量验收规范GB50264-2013工业设备及管道绝热工程设计规范GB50126-2008工业设备及管道绝热工程施工规范GB50185-2010工业设备及管道绝热工程施工质量验收规范HG/T20229-2017化工设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范GB50231-2009机械设备安装工程施工及验收通用规范GB/T13927-2008工业阀门压力实验GB/T26480-2011阀门的检验和实验GB/T1048-2019管道元件公称压力的定义和选用GB/T17395-2008无缝钢管尺寸、外形、重要及允许误差HG/T20553-2011化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列HG/T20592-2009钢制管法兰、垫片、紧固件GB/T14976-2012流体输送用不锈钢无缝钢管TSGD0001-2009压力管道安全技术监察规程工业管道GB/T20801-2020压力管道规范工业管道GB/T17116-1997管道支吊架TSG21-2016固定式压力容器安全技术监察规程3.2结构要求冷屏系统的整体结构尺寸长、宽、高分别约为为23.6m×14.8m×6.5m，冷屏距离真空杜瓦内壁间距≥400mm；冷屏系统采用拼接结构设计，子冷屏板拼接处须具备柔性位移补偿功能，位移补偿能力≥10mm，拼接结构连接处须绝缘处理，；子冷屏板高压胀形后的标准厚度14.5mm（流道净高不低于10mm），厚度范围为14mm~15.5mm；子冷屏板结构设计中须预留出磁体支撑通道，磁体支撑结构及位置由甲方提供；冷屏系统的支撑连杆两端分别连接冷屏与真空杜瓦内壁，冷屏支撑结构在低温条件下具有柔性偏转和平面移动能力；冷屏支撑与子冷屏板拼接处须具有辐射热屏蔽部件；冷屏系统的低温管路采用主流动管路一进四回结构设计，主进管路分为二级设计，根据冷屏拼接后的冷却介质流动通道分别设计一级进流路和二级进流路，主回路根据串联的冷屏流路并联成四路流道。低温管道根据工程实际需要增加高压波纹管或者管道柔性支撑结构，避免低温管路低温冷缩变形产生的结构性负载；冷屏低温管路系统须在各级冷却介质流进管路中增设导热部件，确保各级管路无温度差；冷屏低温管路放置于冷屏内侧，并不得与磁体及磁体支撑发生结构干涉；冷屏低温管路在回路中须有低温调节阀门，保持各回路冷却介质压力均衡，（具体事宜与甲方协商）；3.2技术要求冷屏点焊位置交叉排列，焊点位置间距≥70mm，焊点直径≥10mm；冷屏焊点采用激光焊接技术，冷屏耐压强度≥3MPa；冷屏制造材料为SS304不锈钢，磁导率≤1.2；冷屏胀板采用3mm+1.5mm不锈钢薄板叠加点焊后胀形，高压胀形中冷屏所有焊点及焊缝无裂纹及脱落；冷屏板需进行漏率检测，检测采用真空-喷吹法，冷屏漏率≤1×10-9Pa.m3/s；低温所使用的不锈钢管及焊接焊缝需进行正压—真空氦质谱检漏，内压3MPa，漏率小于1×10-9Pa.m3/s；子冷屏板压降值≤1000Pa/m（流动介质：氮气；流量：27.3m3/h）；子冷屏板胀形后须进行至少5次300K-77K冷热循环测试，充入高压流体进行耐压测试，冷屏无压力下降，完成后进行氦气密性检测，冷屏漏率≤1×10-9Pa.m3/s；子冷屏板焊接需进行工艺验证，要求至少完成金相分析(查看成型情况及缺陷)，射线检测（满足NB/T47013.2II级要求）以及拉伸测试（抗拉强度不低于母材强度90%）；单个子冷屏板低温运行时局部温差≤5K；单个子冷屏板承载外部集中载荷≤450kg时，无塑性变形，卸载后恢复结构尺寸；冷屏内表面（面向磁体）须包裹多层绝热，包裹层数≥30层，（绝热材料相关指标需甲方认可）；冷屏外表面（面向杜瓦内壁）须敷设不锈钢镜面亮片；低温管路冷却介质进口端各级流路的冷却介质流量均匀度差值范围±0.3g；各级低温管路温度差≤2K，并利用铜导带连接各级支管路；低温管路按照设计压力1.5倍进行水压测试，个连接部位不允许有渗漏现象，压力测试过程中保压观察压降，焊缝、连接接头部位是否有水珠析出；管道压力测试合格后，利用氮气对管道进行吹扫；低温管路所有焊缝都须无损检测按照《NB/T47013.2-2015》执形，焊缝不得有咬边、裂纹、气孔、夹渣等焊接缺陷；低温管道所用的阀门均需采购国内外知名品牌的优质产品，并保证阀门性能的可靠性（相关指标需甲方认可）。低温管路为保证输液管道表面无结霜、结露现象，低温管道及多通道传输线内部需采用超高真空多层绝热的方式，这样的结构方式能有效的减少管道漏热，增加低温液体介质使用效率。冷屏系统结构，可采用有限元分析方法和手段，进行结构分析。主要分析载荷有：力学载荷、热载荷、电磁载荷等，相关分析工况的输入条件由甲方提供。3.3总装要求冷屏系统总装于磁体支撑、真空杜瓦前制造方须出具详细的总装流程施工规范、总装工艺文件、总装检测规范等文件；冷屏系统总装过程中螺栓连接的部位的螺栓、螺母、垫片和弹簧垫等均须为不锈钢材质；冷屏板安装整体平面度≤10mm，冷屏的垂直面与水平面交叉处无突出、无翘起；冷屏支撑与子冷屏板应垂直安装，垂直角90°±2°，并且支撑具备良好的柔性活动功能，无卡顿和装配间隙性晃动；冷屏安装准备给所用的串联管线在总装中须平整、简短，不得与冷屏及其它真空杜瓦内置部件发生干涉和接触。制造方根据冷屏整体结构将低温管线安装于冷屏内侧（面向磁体侧），管路与冷屏间隙≤100mm；冷屏与支撑总装后，须保证所有冷屏的支撑点安装牢固、可靠，不得出现松脱、安装不到位等不良情况，制造方并核对支撑点数量出具每个支撑点安装报告；冷屏板拼接安装后所有的冷屏拼接缝隙均需用蒙皮处理，并具有绝缘功能；冷屏系统总装后表面清洁，无油无脂，不得有杂物。4质量保证制造方应在ISO9001质量保证体系下，按照经甲方批准的质量计划实施该项目；制造方应妥善保存和管理好项目实施过程中的各类文件和记录，对于生产、检测、测试的相关文件和记录要及时编/填写，归档，整理以备检查和追溯。记录应完整、可靠；制造方交由甲方的设计图纸必须为实际加工图纸，在实际加工中如有改动必须按图纸修改流程以书面形式告知甲方；制造方在设备加工过程中，对零部件结构、尺寸的修改，需按照图纸修改流程以书面的形式告知甲方。且结构尺寸的变更需经过甲方的批准方可进行修改；每一部件及零部件需进行编号，完成冷屏板、低温管路、支撑及相关配套部件的零件清单（BOM）；制造方在加工制造过程中，需定期向甲方汇报加工制造状态，甲方也将定期进行现场确认，直至完成整个系统的加工及安装。在系统加工、安装、调试完毕后，制造方需向甲方提供关键零件及系统整体的尺寸检测报告及相应质检报告；制造方在所有生产、检测过程中发现的不符合项目应及时以记录、报告的形式及时通知甲方，提出解决问题的方案与甲方进行协商解决；制造方提供质量计划（QP），制造检测计划（MIP），提供制造阶段、总装阶段、测试阶段的各向检测记录、检测报告、质量文件；制造方针对项目实施的方案设计、分析、制造、测试、总装、主机系统的联调联试须严格按照质量计划确认的流程和节点执行。5验收程序验收程序按照测试验收流程和检验报告进行，验收流程文件和检验报告由制造方编制并经甲方许可；制造方应按照项目进度和节点提前准备验收测试的文件和计划；出厂验收及现场验收所涉及的验收文件和检测计划制造方须提前15个工作日发送甲方并获得批准；制造方须提供零件测试和部件测试所需的测试工装、仪器、专用工具及附属的配件。5.1出厂验收1）冷屏系统所有部件在交付现场总装前，制造方须提供所有的零部件性能检测、质量检测的测试报告和检测合格证；2）冷屏板、支撑部件的全道尺寸检测报告；3）制造方须与甲方共同完成冷屏的性能测试，如冷屏板耐压测试、压降测试、强度测试、无损检测、刚性检测等，测试设备由制造方提供；4）制造方对冷屏的长焊缝、点焊及低温管线焊缝进行的焊缝复检尺寸；5）制造方检查冷屏支撑、冷屏拼接部件进行柔性功能检查并出具功能性检测报告。5.2现场验收1）制造方将冷屏系统的部件运送到甲方指定地点进行安装调试；2）制造方负责对设备进行数量清点、归类、试装配；3）设备工作预试验及附加功能参数测试；4）制造方提供技术资料清单及技术资料包，提供产品合格证。5.3终态验收1）冷屏系统总装全流程测试验收；2）通过全流程测试验收，制造方与甲方共同签署终态验收报告。5.4联调联试验收1）冷屏系统、磁体支撑、真空杜瓦整体主机联调联试，制造方须根据项目进展积极配合甲方联调联试，制造方和甲方对联调联试报告及冷屏系统性能报告共同签字验收。6制造商提供甲方的资料及成果6.1技术资料和工具1）制造方提供甲方文件包含：设计图、设备制造工程图、设备安装设计图、主要部件设计和装配图、以