CN102974985B - 一种核电站蒸汽发生器传热管堵头制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电站蒸汽发生器传热管堵头制造方法，该方法预先分别加工好锥形滑块与套筒毛坯，将锥形滑块按要求装入套筒毛坯，然后将套筒毛坯进行径（旋）锻缩径并使套筒内壁形成与锥滑块相贴合的锥面，最后按照图纸将套筒毛坯外圆及口部进行机械加工。采用该方法制备的核电站蒸汽发生器传热管用机械拉拔式堵头不存在对焊焊缝，耐腐蚀性能好、使用安装性能好、使用寿命长。

Description

一种核电站蒸汽发生器传热管堵头制造方法

技术领域

本发明属于核电技术领域，涉及一种核电站蒸汽发生器传热管机械堵头的加工制备方法。

背景技术

核电站主要由核反应堆、蒸汽发生器、汽轮发电机组三大部分组成，蒸汽发生器的主要作用是将一回路中水的热量传给二回路的水，蒸汽发生器蒸发段的下部是由倒置的数千支U形传热管构成。蒸汽发生器传热管的腐蚀破损一直是核电站非计划停堆和电站容量因子损失的主要因素。为了保证运行中蒸汽发生器的可靠性，从投运的那一天起就要跟踪、评估蒸汽发生器的运行情况，发现问题要及时研究、解决，主要有蒸汽发生器传热管的杂质清除和在役检测、取管、修理衬管及堵管等。

目前我国在役与在建的核电站大都是引进法国技术或美国西屋公司技术，其大部分管件零部件都是直接进口法国或美国产品，特别是上世纪建设的核电站尤为如此。目前这些蒸汽发生器的U型换热管在使用过程中也经常出现腐蚀破损，为此我国专门从美国ZETEC公司引进了MIZ-18A型远程多频涡流检测系统对其蒸汽发生器传热管实施在役检查，依据检测结果对其腐蚀破损超出安全许可要求的进行堵管处理，目前堵管使用的堵头全部为国外进口产品，主要供应商为美国西屋公司。二十多年来，各国采用了不同的堵管技术，如爆炸堵管、焊接堵管和机械堵管。爆炸堵管和焊接堵管属于永久性堵管或半永久性堵管技术。机械堵管的拉拔式堵头易取出，以后技术成熟后还可对被堵管子进行衬管或者在保证安全的前提下重新使用带损伤的传热管，因此被广泛采用。

机械拉拔式堵头常见的结构形式如图1所示，这是一种通过内部锥芯滑动挤压的方式进行堵管。这种机械拉拔式堵头分为两个部分：套筒和锥芯滑块，通常出于加工制造的考虑，套筒分为套筒前段和套筒末段两部分，在锥心滑块装入后,套筒前后两段焊接在一起。套筒内壁设计成锥形，堵管时,将堵头装入蒸汽发生器传热管里，拉动锥心滑块，套筒发生径向塑性变形，蒸汽发生器管板发生弹性变形，依靠变形差异引起的残余应力，使套筒外壁与传热管内壁紧密贴紧从而达到密封效果。

以上制造机械拉拔式堵头的工艺方法，为了将锥心滑块装入套筒中，需要预先将其套筒加工为前段和后段两部分，等锥心滑块装入后将套筒前段与后段进行对焊。这种制造工艺方法虽然简单易行，但是由于套筒存在焊缝，在安装过程中容易从焊缝处撕裂以及在使用过程中容易从焊缝处腐蚀失效，大大影响了堵头的使用效果及寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种核电站蒸汽发生器传热管堵头制造方法，该方法制备的核电站蒸汽发生器传热管用机械拉拔式堵头不存在对焊焊缝，耐腐蚀性能好、使用安装性能好、使用寿命长。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种核电站蒸汽发生器传热管堵头制造方法，包括以下步骤：

1)按照蒸汽发生器传热管材规格计算机械拉拔式堵头尺寸；

2)选择与蒸汽发生器传热管材质相同的棒坯，按照相应材质固溶制度将棒坯进行固溶处理，使之获得单相奥氏体晶粒组织，然后按照套筒毛坯的结构将其加工成型；

3)选择钛合金或不锈钢小棒坯，将固溶+时效或淬火+回火处理后的小棒坯按照锥芯滑块的结构加工成型；

4)将预先加工好的锥芯滑块装入预先加工好的套筒毛坯中；

5)将装好锥芯滑块的套筒毛坯进行径锻缩径并使套筒内壁形成与锥芯滑块相贴合的锥面；

6)最后将径锻缩径后的套筒毛坯外圆及口部进行机械加工得到传热管堵头。

进一步，上述步骤2)中，棒坯长度长于成品堵头，直径为成品堵头的1.5倍以上。

本发明具有以下有益效果：

本发明预先分别加工好锥形滑块与套筒毛坯，将锥形滑块按要求装入套筒毛坯，然后将套筒毛坯进行径(旋)锻缩径并使套筒内壁形成与锥滑块相贴合的锥面，最后按照图纸将套筒毛坯外圆及口部进行机械加工。采用该方法制备的核电站蒸汽发生器传热管用机械拉拔式堵头不存在对焊焊缝，耐腐蚀性能好、使用安装性能好、使用寿命长。

附图说明

图1为机械拉拔式堵头常见结构形式图；

图2为本发明机械拉拔式堵头结构图；

图3为本发明的套筒毛坯结构图；

图4为本发明的锥芯滑块结构图；

图5为本发明的锥芯滑块-套筒毛坯装配图；

图6为本发明径(旋)锻缩颈示意图；

图7为本发明径(旋)锻缩颈后坯料图；

图8为本发明的最终产品加工示意图；

图9为本发明实施例中规格为Ф19.06×1.09传热管用机械拉拔式堵头结构图；

图10为本发明实施例中规格为Ф15×1.2传热管用机械拉拔式堵头结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

本发明套筒所采用的材料与核电站蒸汽发生器传热管所用材料一致，一般为0Cr15Ni75Fe、0Cr30Ni60Fe10、Cr20Ni32等合金；本发明锥芯滑块一般采用硬度相对较高的钛合金材料或不锈钢材料。本发明提出一种核反应堆蒸汽发生器传热管航用机械拉拔式堵头制备方法，包括以下步骤：

1)按照蒸汽发生器传热管材规格计算好机械拉拔式堵头尺寸，见图2。

2)选择与蒸汽发生器传热管材质相同的棒坯(棒坯长度略长于成品堵头，直径为成品堵头的1.5倍以上)，按照相应材质固溶制度将棒坯进行固溶处理，使之获得单相奥氏体晶粒组织，然后按照套筒毛坯图将其加工成型，见图3。

3)选择硬度相对较高的钛合金或不锈钢小棒坯，将固溶+时效(或淬火+回火)处理后的小棒坯按照锥芯滑块图纸加工成型，见图4。

4)将预先加工好的锥芯滑块装入预先加工好的套筒毛坯中，见图5。

5)将装好锥芯滑块的套筒进行进行径(旋)锻缩径并使套筒内壁形成与锥滑块相贴合的锥面，见图6、图7。

6)最后按照图纸将径(旋)锻缩径后的套筒毛坯外圆及口部进行机械加工，见图8。

以下通过实施例和附图进一步详细本发明的技术内容：

实施例1

规格Ф19.06×1.09、材料0Cr15Ni75Fe传热管用机械拉拔式堵头制备

1)按照蒸汽发生器传热管材规格计算好机械拉拔式堵头尺寸(外径Ф16)，见图2。

2)选择与蒸汽发生器传热管材质相同的0Cr15Ni75Fe棒坯(棒坯长度115mm，直径为25mm)，将坯料在1050℃保温2小时进行固溶处理，使之获得单相奥氏体晶粒组织，然后按照套筒毛坯图将其加工成型，见图3。

3)选择硬度相对较高的TC11钛合金小棒坯，将固溶+时效处理后的小棒坯按照锥芯滑块图纸加工成型，见图4。

4)将预先加工好的锥芯滑块装入预先加工好的套筒毛坯中，见图5。

5)将装好锥芯滑块的套筒进行进行径(旋)锻缩径并使套筒内壁形成与锥滑块相贴合的锥面(单面锥度5°)，见图6、图7。

6)最后按照图纸将径(旋)锻缩径后的套筒毛坯外圆及口部进行机械加工，见图8、图9。

实施例2

规格Ф15×1.2、材料Cr20Ni32传热管用机械拉拔式堵头制备

1)按照蒸汽发生器传热管材规格计算好机械拉拔式堵头尺寸(外径Ф12)，见图2。

2)选择与蒸汽发生器传热管材质相同的Cr20Ni32棒坯(棒坯长度80mm，直径为18mm)，将坯料在1050℃保温2小时进行固溶处理，使之获得单相奥氏体晶粒组织，然后按照套筒毛坯图将其加工成型，见图3。

3)选择硬度相对较高的1Cr18Ni9Ti小棒坯，将固溶+时效处理后的小棒坯按照锥芯滑块图纸加工成型，见图4。

4)将预先加工好的锥芯滑块装入预先加工好的套筒毛坯中，见图5。

5)将装好锥芯滑块的套筒进行进行径(旋)锻缩径并使套筒内壁形成与锥滑块相贴合的锥面(单面锥度5°)，见图6、图7。

6)最后按照图纸将径(旋)锻缩径后的套筒毛坯外圆及口部进行机械加工，见图8、图10。

Claims (2)

1.一种核电站蒸汽发生器传热管堵头制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)按照蒸汽发生器传热管材规格计算机械拉拔式堵头尺寸；

2)选择与蒸汽发生器传热管材质相同的棒坯，按照相应材质固溶制度将棒坯进行固溶处理，使之获得单相奥氏体晶粒组织，然后按照套筒毛坯的结构将其加工成型；

3)选择钛合金或不锈钢小棒坯，将固溶+时效或淬火+回火处理后的小棒坯按照锥芯滑块的结构加工成型；

4)将预先加工好的锥芯滑块装入预先加工好的套筒毛坯中；

5)将装好锥芯滑块的套筒毛坯进行径锻缩径并使套筒内壁形成与锥芯滑块相贴合的锥面；

6)最后将径锻缩径后的套筒毛坯外圆及口部进行机械加工得到传热管堵头；

所述套筒采用的材料与核电站蒸汽发生器传热管所用材料一致；锥芯滑块采用钛合金材料或不锈钢材料。

2.根据权利要求1所述的核电站蒸汽发生器传热管堵头制造方法，其特征在于，步骤2)中，棒坯长度长于成品堵头，直径为成品堵头的1.5倍以上；所述套筒材料为0Cr15Ni75Fe、0Cr30Ni60Fe10、Cr20Ni32。