AP1000核电主蒸汽管道制造工艺简介.pdf

第 3期 2 0 1 4年 5月 锅炉制造 BOI L ER MANUFACTURI NG No ． 3 M ． 2 01 4 文章编号 C N 2 31 2 4 9 2 0 1 4 0 3～ 0 0 3 8一 o 3 A P 1 0 0 0核电主蒸汽管道 制造 工艺简介 声真玲 哈尔滨锅炉厂有限责任公司， 黑龙江 哈 尔滨 1 5 0 0 4 6 摘要 本文介绍了 A P 1 0 0 0核电中主蒸汽管道的结构特点、 制造过程中需要注意的问题以及相应的解决办 法 。 关键词 A P 1 0 0 0 ； 主蒸汽管道 ； 工艺 中图分 类号 T K 2 2 3 文献标识码 B M a n u f a c t u r i n g Te c h n o l o g y o f AP1 0 0 0 Nu c l e a r M a i n S t e a m P i p i n g Lu Zh e n l i n g H a r b i n B o i l e r C o ． ， L t d ． ， H a r b i n 1 5 0 0 4 6， C h i n a Abs t r ac t Th i s p a p e r i n t r o d u c e s f e a t ur e s o f AP1 0 00 n u c l e a r ma i n s t e a m p i p i n g， s o me p r o b l e ms i n ma n u f a c t u r e a n d c o r r e s p o n d i n g me a s u r e s f o r t h e s e p r o b l e ms ． Ke y wor ds AP1 0 0 0； ma i n s t e a m pi pi n g； t e c h n o l o g y 0 引 言 A P 1 0 0 0是美 国西屋公司设计 的当前世界上 最先进 、 安全性能最高的非能动压水堆核 电技术 ， 其 中的主蒸汽管道是蒸汽发生器与汽轮机之间的 重要连接部件 ， 起着承上启下的作用 ， 一旦发生故 障， 蒸汽无法运送到汽轮机 ， 整座核 电站都面临着 停运的危险 ， 因此其制造质量至关重要 ， 对核电设 备安全性有重要的影 响， 其制造质量必须严格控 制。 1 简介 核电主蒸汽管道与火电主蒸汽管道有着极大 的区别 ， 从所用材料的规格 、 材质到蒸汽流动的走 向等都不 同于火电锅炉。核电蒸汽从蒸汽发生器 引出后 ， 经过两根 4 , 1 0 1 65 1 ． 8 m m 的管道汇集 到一根 1 0 2 2 ． 45 5 m m 的母管后分别流动到 四根 7 l l3 4 m m 的管 道 ， 再 通 过 两 个 主 汽 阀调节阀分两路流向汽轮机。整个主蒸汽管 道制造长度 约 5 0 m， 转弯处 以大 口径弯头连接 ， 在工厂生产的时候依据生产能力及运输要求将各 管道分解生产 ， 到现场后进行组装。蒸汽在整个 流动过程 中， 水平方 向的管道都设计有 0 ． 6 。 的倾 角 ， 另外 ， 管道上依据需要设计有垫板 、 不 同用途 的管座等附件 。 收稿 日期 2 0 1 4一 O 11 5 作者简介 卢真玲 1 9 8 0一 ， 女 ， 黑龙江哈尔滨人， 工程师， 毕业于哈尔滨工程大 学热能与动力工 程专业， 现从 事锅炉及 压力容器 制造 工 艺工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3期 卢真玲 A P 1 0 0 0核电主蒸汽管道制造工艺简介 3 9 4 2 5 1 一 筒身 2 ～ 弯头 3 一 接管 4 一 管座 5 一 垫板 图 1 管道示意图 6 蒸汽母 管生产 困难 。蒸汽母管 上共有八 个接管， 其中有两个接管与母管同规格， 均为 l 0 2 2 ． 4 5 5 m m， 二者之间为等径三通变曲面相贯 形式 ， 主管与支管焊接 区域为变 曲线结构 ， 二者坡 口的加工也无法用简单的常规方式 ， 需要开发一 种全新 的加工模 式 ， 各 接管 在母 管上成 1 8 0 。 分 布， 在焊接过程 中由于热输入量大必然导致母管 变形、 挠度超差 ， 影响产品质量 。 2 制造难点 3 控制措施 1 钢管 的原材料状态存 在偏差 。管道采用 A 6 7 2 G r C 7 0 C 1 2 2熔化焊钢管作为主材质 ， 这种钢 管采用钢板卷制焊接而成 ， 带有一条纵缝 ， 因此其 原材料状态不如无缝钢管理想 ， 钢管上的纵缝处 会有一定的焊缝余高 ， 且卷制钢管在椭 圆度方 面 也会稍差于无缝 钢管 ， 当纵缝 与椭 圆度方面的公 差叠加到一处后会对后续 的坡 口加工、 焊接等工 序产生影响。 2 对焊接要求较高。为保证产品质量 ， 在控 制好原材料状态的前提下还要对制造过程加以控 制 ， 对于全焊透结构的对接焊缝和角接焊缝 ， 要求 采用 G T A W 打底焊 ， 保证单面焊双面成型。 3 部分接管装配 角度特殊 。管道 中部分接 管与筒身成 8 9 ． 4 。 的倾角 ， 如果在接管 与筒 身装 焊过程 中控制此倾 角 ， 装 配 时需要仔 细调 整接 管与筒身之 间的间 隙 ， 但 是在 后续 的焊 接过程 中由于热输入 和焊接 应力 的影 响 ， 会导致 二者 之间位置的变化 ， 产 品装 焊之 后 的角度将 很难 保证。 4 筒身上管座要求后斤孔 ， 操作 困难。管道 上设计有不同用途的管座 ， 包括测压管座 、 取样管 座等， 这些管座长度从 4 6 h i m到 1 5 0 m m不等， 开 孔尺寸从 1 5 ． 5 8 m m到 5 m m不等， 全部要求 先与管道焊接后再与管道 一 起钻孔清根 ， 有部分 管座开孔难度极大 ， 总体钻孔达 4 , 1 5 ． 5 8 m m， L 2 0 5 mm。对 于这样直径小 、 深度 大的孔 ， 如果在 焊接后立即进行钻孔 ， 在钻头经过焊缝时， 由于熔 焊金属与母材的硬度不一致可能导致钻头在此处 断裂 ， 一旦钻头断裂将很难进行返修 。 5 管座的装配位置控制 困难。装管座时 ， 如 果仅在管道上划 出装配线进行装配 ， 将无法保证 管座装焊后与筒身之间的相对位置 ， 在装焊 的过 程 中管座将会发生倾斜 ， 焊后校正又会 影响管座 的形状和尺寸。 1 为确保制造过程 的顺利进行 ， 需要对管子 采购状态加以控制 ， 包括焊缝余高 、 外径偏差 、 不 圆度 、 直度、 壁厚等方面。另外 ， 管子在实际投料 之前要对各方面指标进行测量 ， 一旦发现超差要 进行校正 ， 尽量采用冷校正的方式 。 生产过程 中， 管子与弯头在进行对接时要将 两条纵缝错开 ， 以防止应力集中， 需要进行弯制的 管子尤其需要注意， 管子纵缝与弯头平面之间要 控制一定 的角度 ， 纵缝之间错开的角度要 明确标 示在 图纸中。 2 为保证全焊透对接焊缝及角接焊缝 G T A W 打底焊的焊接质量 ， 管道上所有的焊接及执行操 作的焊工、 焊接操作者都需 要满足 A S M E I X的要 求 ， 对管道对接和角接 的焊 口全部采用机加成型。 由于管径较大 ， 加工上存在较大的难度 ， 因此所用 加工设备必须具备一定 的稳定性 ， 才能满足产品 的精度要求 ， 为焊接创造 良好的先决条件。 3 在管道与接管的焊接过程 中控制 8 9 ． 4 。 倾 角难度较大， 因此将角度 的控制放在了接管 的加 工阶段 ， 采用数控铣床加工， 将焊接端平面加工 出 与接管径 向成 8 9 ． 4 。 的倾角 ， 加工成型 的坡 口经 实际测量后完全 符合 图纸要求 ， 焊接时统一控制 焊接间隙 ， 确保了接管的装配角度。 4 对于直径 小、 深度 大的管座开孔 ， 为 了避 免钻孔 时钻头断裂 ， 工艺上采取 了对焊缝 退火热 处理后再开孔的措施 ， 这样可 以有效调整熔焊金 属与母材硬度 ， 使其尽量均匀 ， 后续实际生产证明 了这种做法是十分合理 的， 没有发生钻头断裂 的 事故。 5 对于管道上管座的装配 ， 在采用划针进行 高精度 的划线的基础上对管座的加工形式进行了 更改 ， 如图 2所示 ， 在管座 的下端增加一个小的凸 台 ， 同时在管道上先钻一个与之对应的盲孔 ， 装配 时用凸台与盲孔 配合定位 ， 如此便可保证装配定 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m