AP1000蒸汽发生器水室封头锻件制造工艺
AP1000蒸汽发生器制造中的焊接与焊后热处理
AP1000蒸汽发生器制造中的焊接与焊后热处理摘要：对于AP1000蒸汽发生器来说，其焊接材料、焊接方法、焊接工艺评定、预热、后热、临时性附件、焊接顺序、焊后热处理等，比之前大的蒸汽发生器的要求更多。
为了保证蒸汽发生器的制造质量，在整个制造过程中电气核电设备企业务必需要采用多项焊接和焊后热处理创新技术。
关键词：AP1000蒸汽发生器；制造；焊接；焊后热处理引言：APl000是美国西屋公司在AP600的基础上开发的第三代先进核电技术，与传统成熟的压水堆核电技术相比，最大的优点是其安全系统采用了“非能动”技术，提高了安全性和经济性以及建造中大量采用模块化建造技术，大大缩短建设周期。
为了将其更好的利用，在接下来的文章中，将围绕AP1000蒸汽发生器制造中的焊接与焊后热处理方面展开详细分析。
一、AP1000蒸汽发生器相关内容简析（一）AP1000蒸汽发生器制造特点APl000蒸汽发生器型号为△125型，主要由以下组件组成：下封头组件、管束组件和下筒体组件、旋风分离器和板式分离器和上筒体组件。
采用倒U形管立式布置，自然循环，结构非常紧凑。
蒸汽发生器外壳分上段、中段、下段3部分，上段由椭球封头、上筒节E&D组成；中段由锥形筒节、下筒节C&B&A和管板组成；下段是下封头。
（二）AP1000蒸汽发生器设计规范AP1000为单堆布置两环路机组，电功率1250MWe，设计寿命60年，主要安全系统采用非能动设计，布置在安全壳内，安全壳为双层结构，外层为预应力混凝土，内层为钢板结构。
AP1000主要的设计特点包括：第一，主回路系统和设备设计采用成熟电站设计。
AP1000堆芯采用西屋的加长型堆芯设计，这种堆芯设计已在比利时的Doel4号机组、Tihange3号机组等得到应用；燃料组件采用可靠性高的Performance+；采用增大的蒸汽发生器，和正在运行的西屋大型蒸汽发生器相似；稳压器容积有所增大；主泵采用成熟的屏蔽式电动泵；主管道简化设计，减少焊缝和支撑；压力容器与西屋标准的三环路压力容器相似，取消了堆芯区的环焊缝，堆芯测量仪表布置在上封头，可在线测量；第二，严重事故预防与缓解措施。
AP1000汽水分离再热器薄壁大直径筒体制造技术要点分析及控制
摘要：ap1000三代核电汽水分离再热器承压壳体具有总体长度长、直径大、壁厚薄、焊接附件多、制造精度要求高等特点，本文通过对汽水分离再热器壳体制造技术难点的分析，总结出该部件在工艺布置、工装设计、变形控制、热处理等方面的综合加工工艺，为制造同类型薄壁容器提供了宝贵的经验素材。
关键词：msr；工艺布置；变形控制前言汽水分离再热器（以下简称：msr）是ap1000三代核电常规岛的大型关键性设备，它在二回路系统中具有至关重要的作用，msr利用核岛一回路高温高压蒸汽与汽轮机乏汽之间进行热力交换，过滤湿气，以避免过量的湿气对汽轮机叶片造成侵蚀，损伤叶片，同时，它通过再热功能，加热乏汽，使之能够循环用于汽轮机完成做功发电。
1 产品介绍在功能上，msr需要处理一回路绝大部分做完功的乏汽，其体积容量要求相当大，同时，因为其在功能上需要兼具湿气分离和再热乏汽的作用，因此，在设计结构上，其承压壳体具有总体长度大、直径大、壁厚薄、内构件多、制造精度要求高等特点。
汽水分离再热器主要由承压壳体、内部构件、一、二级再热器组件（包含2个一级再热器，2个二级再热器）、分离器叶片等组成，是内部结构复杂的大型对称结构卧式换热器。
2 制造技术难点分析及控制措施2.1 制造技术难点根据msr的设计结构及制造技术要求，同时，结合以往设备制造经验，msr在制造上存在以下难点：（1）承压壳体总长近27米，由11段筒节和左右封头组焊而成，壳体上还需要焊接大量的接管、接管加强板、支座垫板及内部支撑构件等，因此，其壳体焊缝数量多、壳体总长过长，在工艺上存在焊缝叠加、热处理炉容量限制和制造效率低的问题。
（2）筒体内径为φ4200mm，厚度仅为32mm，属于薄壁大直径筒体，在自身重力的作用下，单个筒体卷制成型后椭圆度过大，不易满足装配要求。
（3）承压壳体筒身上接管数量多，刚度小，与壳体相焊的接管中，直径大于φ800mm的大直径接管每台msr有10个，直径在φ500～φ800mm 之间的接管每台msr有14个之多，焊接工作量巨大，极易造成承压壳体焊接变形。
蒸汽发生器管板制造的几个关键工艺
蒸汽发生器管板制造的几个关键工艺李经怀，周全，矫明(上海核工程研究设计院有限公司，上海200233)I摘要：随着核电站单机容量不断增加，蒸汽发生器的尺寸在不断增加，同时管板的尺寸也随之增大。
管板 制造周期长、工作量大、质量控制难，是蒸汽发生器制造过程中最容易出现问题的薄弱环节。
结合蒸汽发生器的设计和制造经验，对蒸汽发生器制造过程中典型NCR进行了分析，对管板的锻造、焊接、热处理等 关键工艺进行了讨论，并提出了制造过程中的注意事项，对蒸汽发生器管板的制造具有指导意义。
关键词：蒸汽发生器；管板；锻造；堆焊；热处理中图分类号：TM623 文献标志码：A 文章编号：1674-1617 (2019) 01-0081-04DOI：10.12058/zghd.2018. youxian.017Discussion on the Key Manufacture Process of Steam Generator Tube SheetLI Jing-huai, ZHOU Quan, JIAO Ming(Shanghai Nuclear Engineering Research and Design Institute Co. , Ltd. Shanghai 200233，China)I Abstract：With the increase of capability of nuclear power plant, the steam generator is becoming bigger and bigger. Tube sheet is a key assembly of the steam generator. At the same time, the tube sheet is enlarged in consistent with the bigger steam generator. The key manufacture processes of tube sheet are discussed? such as forging, cladding weld» heat treatment and so on. Depends on the experience of design and manufacture, some suggestions for manufacture of tube sheet are mentioned in this paper. These suggestions could be useful for manufacture of the steam generator tube sheet.Key words：steam generator；tube sheet；forging；cladding weld；heat treatmentCLC number：TM623 Article character：A Article ID：1674-1617 (2019) 01-0081-04蒸汽发生器是核电站核岛关键设备之一，属于核电站第二道放射性防护的屏障[1]。
AP1000主要设备的制造技术
AP1000主要设备的制造技术AP1000是2回路的百万千瓦级压水堆。
它采用了非能动安全系统，在减少发电站设备、安全、可靠性和减少投资成本等方面做出了突出了改进。
AP1000堆型的关键技术概念在于系统简化，从而使AP1000机组的建设周期缩短、造价降低，运行和维护简便。
斗山重工目前正在参与AP1000的设计，并将利用自己的制造经验和先进的技术，为中国的AP1000项目提供主要设备，如压力容器、蒸发器和一体化顶盖组件。
Manufacturing Technologies for AP1000 main componentsTae-Woo kimAbstract: The AP1000 is a two-loop 1000 MW pressurized water reactor (PWR). It uses passive safety systems to provide significant and measurable improvements in plant simplification, safety, reliability, investment costs. Simplicity is a key technical concept in the AP1000. It makes the AP1000 easier and less expensive to build, operate, and maintain.Currently, Doosan is participating in the design of AP1000 and will provide main components, such as reactor vessel (RV), steam generator (SG) and integrated head package (IHP) in AP1000 China projects with many manufacturing experiences and high quality technology.I 压力容器、蒸发器和一体化顶盖组件的技术特征1．1 压力容器表 1.1 压力容器的技术数据压力容器与西屋公司标准3回路核电站的压力容器相同，只是接管部分进行了调整以适应2回路的要求。
AP1000蒸汽发生器锻件制造的难点及其国产化
试验项目
温度
物理性能
轴向
周向
拉伸试验
室温
冲击试验 落锤及补充冲击
TNDT+33
抗拉强度 (MPa) 屈服强度 (MPa)
伸长率 A% 端面收缩率 Z% 单个试样最小值 J 最小侧向膨胀 mm RTNDT（℃）
—— —— —— —— ≥68 0.9
620~795 ≥450 ≥16 ≥35
≤-21℃
为了达到-21℃的RTNDT温度和保证比较均匀的材质，需要严格控制杂质元素、残余元素和有害气体 的含量。研究和实践表明，为了提高钢的韧性，减少辐照敏感性，需要采取的措施有[3]-[5]：
（1）冶炼前严格控制原料中天然有害杂质元素Sn、Sb、Bi 等和辐照敏感元素Cu、P等含量是减少 辐照脆化的主要途径。
（2）在浇铸前和浇铸时对熔融钢水进行真空处理，除去有害的气体，特别是氢，根据经验，一般 氢含量要控制在2ppm 以下。
（3）尽量减少氧和氮的含量，以便减少非金属夹杂物，提高钢的纯净度，尽量减少钢中非合金化 元素，尤其是硅，在冶炼过程中用适量铝脱氧以细化钢的晶粒。
强压）进行一次压实，然后再用翻身中心压实进行第二次压实。经粗加工后对整个锻件体积进行超声波
检测，对所有表面进行磁粉检测。管板示意图如图2所示。
4391mm
4191mm
3979.6mm
4487.7mm
图2 蒸汽发生器管板
Fig.1 Tubesheet of Steam Generator
AP1000蒸汽发生器管板成品是直径4488mm，厚度为797mm的饼状实心锻件，锻造工艺为敦粗成形， 加工后的管板与冷却剂接触的表面需分区堆焊一层厚度至少为6.6mm的Inconel 690镍基合金和不锈钢， 堆焊后的管板钻孔20050个，U型传热管插入孔内、端面与堆焊层焊接。因此，管板堆焊也是管板制造 的关键工艺之一。
AP1000主管道锻造工艺研究
AP1000主管道锻造工艺研究作者：扎世利孙凤先来源：《中国科技博览》2014年第25期[摘要]介绍了AP1000主管道整体锻件锻造工艺。
通过控制加热温度和保温时间、控制变形量等锻造工艺参数，成功地锻制了AP1000主管道整体锻件。
[关键词]AP1000主管道；锻造工艺，锻造工艺参数中图分类号：TG316 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）25-0028-021 .概述核电站的安全性是影响核电发展的重要因素，第三代核电站AP1000在安全性方面有大幅度提高，设计寿命也从40年提高到60年。
在AP1000核电站中，核岛内七大关键设备之一、被称为核电站的“主动脉”的核电主管道采用整体锻造，一改以往的铸造、铸焊或锻焊结构，实现管嘴、管道一体化以保证质量，其中热段A的锻造被认为是世界性的锻造难题。
AP1000核电主管道是我国AP1000自主化锻造特点依托项目中唯一没有引进国外技术的核岛关键设备。
经过多次试验，我们制订了详细的锻造工艺，锻造完成了三门2号、海阳2号两套AP1000核电主管道锻件，总计22件，全部合格。
本文以主管道热段A为例介绍AP1000核电主管道锻造工艺。
1 .AP1000核电主管道锻件的技术要求和锻造特点1.1 .技术要求AP1000核电主管道材料为ASME SA-376 TP316LN超低碳控氮奥氏体不锈钢，其化学成分和力学性能见表1、表2.晶粒度：2级或2级以上。
1.2 .锻造特点管嘴、管道一体化，锻件重量大，形状较复杂。
热段A如图1示，两管嘴空间呈45°角，锻造难度大，不容易满足设计尺寸要求。
热段A 的锻造被认为是世界性的锻造难题。
由于锻造成形过程的影响，管嘴部位很难满足2级晶粒度要求。
图1 AP1000核电主管道热段A锻件示意图2、AP1000核电主管道锻造工艺（以热段A为例）用8000t水压机锻造。
锻造工艺流程：钢锭制备---加热---压钳口、预拔长---镦粗---拔长---分料----成形。
AP_1000简介
AP1000主要设备简介2008-3-13 14:28:07 阅读次数：4166从制造的角度看，除了AP1000特有的主泵和爆破阀等极少量的设备外，主要设备与目前国内制造的2.5代设备相近；关键的制造难点：◆AP1000的主泵是屏蔽泵，可以避免泄漏，具有很大的优点和吸引力，但与以往的轴封式主泵很不同。
加工精度高、配件均是非商品级的，国产化难度大。
◆主管道是锻件，不是以往的铸件，其中的主要接管和弯头与管子合成单件产品，这在我国还是第一次，尚无经验可谈。
目前有几家公司都在紧锣密鼓地在试制攻关。
◆爆破阀也是AP1000的一个特点，其中的驱动装置是由炸药爆炸切断原来密闭的管道封板，以满足应急打开要求。
◆重型锻件的结构、重量和质量有别于2.5代的大锻件，它必须满足60年寿命的要求。
这里包括反应堆压力容器的一体化顶盖、法兰接管段、蒸发器下封头，也包括蒸发器的管板等。
其中，反应堆压力容器的一体化上封头与一体化下法兰接管段由于需要350吨左右的钢锭，目前全世界只有日本制钢可供货，国产化难度大。
蒸发器下封头型线复杂，需要对3根主管道与两个人孔对接焊提供冲压的翻边，需要更大的锻造能力、工装与经验。
◆其他设备：包括堆内构件和控制棒驱动机构也有别于过去的设备，比如，堆内构件更多采用了焊接方式，需要一定的工艺试验和攻关；驱动机构与60年寿命相适应的材料、零件与加工工艺相适应；其他二三核级阀门国内制造供货的经验也少，即使第五套后也还需要进口。
AP1000开发情况2008-3-12 23:26:40 阅读次数：18131、1985年西屋公司开始了非能动先进压水堆AP600的开发研究工作，对非能动安全系统进行了大量的试验研究，对西屋公司原有的设计和安全分析程序进行了改造，开发了适用于非能动先进压水堆设计和安全分析程序，前后共花了13年的时间，于1998年9月3日NRC颁布了AP600最终设计批准书。
花费了1300人年，完成了12,000份设计文件，耗资近6个亿美元。
AP1000主要设备介绍
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• 消氢处理 根据已有的部分AP1000反应堆压力容器大锻件熔炼分析 报告的结果，发现即使使用了双真空处理工艺，也不能 保证一定能达到氢含量小于2ppm的要求。原材料加工 过程中还应该采取消氢的补救措施，比如：在锻件锻后 热处理过程中延长扩氢时间，以降低成品中的氢含量。
• 工艺和质量控制要求更高 AP1000反应堆压力容器的设计寿命要求达到60年,这就 对承受强辐照区域材料的机械性能指标提出了很高的要 求。根据1版设计规格书，容器法兰接管段筒体、堆芯 段筒体和过渡段筒体以及三者之间的两条环焊缝都属于 承受强辐照区域的材料，制造厂必须严格控制每一个细 微的制造工艺、检验与试验环节，才能达到RTNDT ≤28.9℃的技术指标。
• 在堆芯筒体的上筒节上增加了两个直接安注管口，缩短了 事故工况下堆芯注入冷却剂的响应时间。
• 冷却剂入口接管嘴位置高于出口接管嘴，使得维修时不用 堆芯卸料就能对主泵进行检修。
• 一体化堆顶结构(Integrated Head Package, IHP)由多个独 立的设备组成，从而简化了反应堆的换料操作。在停堆换 料期间，通过它与反应堆压力容器顶盖移动联合操作，减 少了停堆时间和个人辐射剂量。另外，一体化堆顶结构减 少了其相关部件在安全壳内的存放空间。
AP1000核电机组钢制安全壳底封头施工工艺探讨
AP1000核电机组钢制安全壳底封头施工工艺探讨摘要：本文结合三门核电#1机组的施工经验，简述了AP1000核电机组钢制安全壳底封头的组焊、运输、就位的施工工艺。
关键词：AP1000底封头施工工艺组装焊接运输就位Abstract: combining with three nuclear power # 1 unit construction experience, this paper expounds the Westinghouse AP1000 nuclear power units steel the secure the head of compound, transportation, construction technology in place.Key words: AP1000，bottom sealing head，construction technology，assembly，welding ，transportation引言：AP1000核电机组的钢制安全壳是一个自由直立的圆柱形钢制容器，带有椭圆形的上封头和下封头。
机组的核心部件反应堆容器、蒸汽发生器等均安装在其内部。
安全壳不仅能提供裂变产物释放的高度完整性和低泄露的屏障，其表面还具有将安全壳内空气中的热量排到大气中的传热作用。
是AP1000在核电机组进行简化，提高安全性、可靠性方面改进的一个关键设施。
安全壳由底封头、下部筒体、中下部筒体、中上部筒体、上部筒体和顶封头6大模块组成，底封头是这6大模块中最先制作、安装的模块。
一．底封头概况AP1000核电机组安全壳底封头形状如一开口向上的碗，上部开口处直径为39.624米，高11.5米，自重666.5吨，运输重量约730吨，吊装重量约894.8吨，由材质为SA738-Gr.B，厚41.3mm的钢板焊接拼装而成，由内向外各圈的钢板数量分别为2,6,24,32（见图1），单块钢板的最大重量为10.5吨，钢板间的对接焊缝总长度为697m。
AP1000蒸汽发生器给水调节浅析
1.0 AP1000蒸汽发生器给水控制系统控制功能给水控制系统在较宽的范围内，在不需要操纵员干预的情况下，提供有效的给水控制。
它受控于高功率模式和低功率模式。
在低功率模式下，给水控制系统根据蒸汽发生器窄量程液位测量值偏离蒸汽发生器液位窄量程液位设定值的大小来控制主给水调节阀和启动给水控制调阀。
另外，宽量程蒸汽发生器液位测量值偏离额定液位作为前馈来改善控制性能，因为在低功率模式下很难对蒸汽流量进行测量。
在高功率模式下，根据蒸汽和给水流量的偏离量来调节给水流量。
低功率模式和高功率模式的切换是根据测得的给水流量是否超过设定的阈值来决定。
1.1 窄量程液位调节器（低功率模式）设置窄量程液位调节器（低功率模式）的目的是用来保持和恢复蒸汽发生器窄量程液位在窄量程液位设定值。
电站的功率水平给出了蒸汽发生器窄量程液位设定值，电站功率水平由汽机冲动级的压力决定。
经过筛选蒸汽发生器的窄量程液位通过一个滤波器，这个滤波器是用来修正蒸汽压力波动带来的扰动，再通过一个超前/滞后补偿单元，然后与蒸汽发生器窄量程设定值进行比较得到一个控制偏差信号。
蒸汽发生器窄量程液位偏差信号然后通过一个增益环节放大，这个增益环节系数根据来响应压力来变化，从而响应下降（启动或者停闭）操作，直到蒸汽发生器液位偏差回复到0。
蒸汽发生器窄量程液位偏差信号随后送入一个PID 调节器。
PID 调节器的输出叠加一个宽量程液位偏离来得到给水流量需求。
1.2 窄量程液位调节器（高功率模式）在高功率模式下，当蒸汽流量及给水流量测量变得可行时，高功率模式下的窄量程液位调节器将投入工作。
给水需求量由蒸汽发生器窄量程液位偏差信号以及一个汽水失配来得到。
高功率下的蒸汽发生器窄量程液位控制偏差与低功率下是类似的。
窄量程液位控制偏差信号然后叠加经过微分滞后环节后的汽水失配信号。
这个汽水失配误差信号经过一个增益环节进行调节，这个增益值f （x ）6随着汽水失配误差信号减少而减少。