[00118886]我国首台欧洲先进压水堆核电机组台山EPR项目堆内构件研制

我国首台欧洲先进压水堆核电机组台山EPR项目堆内构是由法国AREVA公司设计、我国首套完全自主化制造和建设的三代EPR核电机组。上海第一机床厂有限公司（以下简称“一机床”）在现有成熟二代加核电技术方案的基础上,消化吸收法国AREVA“三代”压水堆核电技术,通过研制攻关,全面掌握了三代核电EPR堆内构件制造技术。 一机床于2009年正式与法国AREVA公司签订台山EPR核电站二期工程堆内构件的供货合同。项目承接后,一机床充分消化设计要求,并在以往堆内构件的制造经验基础上,依靠自身的人员、技术和装备,通过科研立项、专题攻关、工艺试验、技术创新,完全掌握了一整套EPR堆内构件的制造技术,并于2015年3月完成堆内构件的交付。 针对堆内构件制造技术,通过研究,形成如下主要科技成果： 1. 焊接技术创新： 台山项目吊篮筒体为大型薄壁类筒体,单节筒体焊接时变形量较难控制,通过优化接头、坡口设计及清根方式,提高装配精度,调整焊接起弧点位置及焊接方向,焊接变形控制在径向（单边）收缩≤1 mm（直径约Ф4300mm）、径向变形不均匀度≤0.5 mm、顶部内径要求变化量Δ≤2 mm（实际控制到≤0.5mm）、径向相对位置轴向收缩量要求偏差≤1 mm（实际控制到≤0.3mm）范围内,满足图纸要求。 台山项目下支承板与筒体焊接时,内侧焊接可达性差,施工难度很大在焊接后,要求其上平面P基准面平面度≤0.4mm,难度很大。一机床通过热丝TIG焊机的改制,展开焊接预评定,开发出了一套能控制焊接精度的焊接工艺,可以实现吊篮筒体外部远程控制操作施焊,并且保证焊接质量。 2. 热处理技术创新： 吊篮筒体上/下筒体环焊缝的尺寸稳定化热处理采用局部热处理方式,是一机床首次进行的特殊热处理工艺。吊篮筒体在进行局部热处理时必须竖直放置,所以支撑工装的合理分布是防止筒体变形的关键。同时首次研发采用履带式电加热设备,双面多区加热双面保温工艺,多个加热模块构成环形加热炉,达到多层控温,使从焊缝边缘开始,筒体的温度必须逐渐减小,避免有害的温度梯度,使加热和冷却速度、保温温度等得到有效控制,顺利完成了产品的局部热处理。 3. 机加工、组装技术创新： 台山项目上堆芯板较CPR1000上堆芯板更大更薄,在制造过程中更易发生变形。通过对原有板料加工工艺方式及工装进行了改进、优化,开发了专用于机加工、翻转、运输和贮存的多功能底座。同时,为了保证孔位精度的加工要求,首创了对孔进行了分区控制、采用激光跟踪仪对孔位精度进行实时监控、减少密集镗孔的工艺方法。从而使工件变型在可控范围,最终满足图纸精度要求。 台山项目吊篮筒体是下部堆内构件的主要部件,筒体最大外径?4816,高度8523mm,筒体壁厚63±1mm,属于大型的薄壁圆筒,筒体尺寸及形位精度要由车削加工完成,有较大难度。针对筒体在各个制造阶段,如吊运、翻转、机加工、热处理等环节变形趋势不受控,对质量带来很大风险的技术难点,除研制了防变形工装,如内、外支撑、专用翻转装置,还采用了“分段少量多步”的车削加工方式,对每一步操作制定了加工细则,将对筒体内、外的支撑方式、车削量、走刀量及测量方式都进行固化,并用3D摄像测量方式,对工件的找正定位、加工状态及尺寸进行测量,为加工提供了可靠的数据。 SLAB板是台山项目中的主要零件,形状特殊,精度要求很高。工件上有832个直径为?13/ ?8的流道孔,这些孔在11件SLAB板组装后必须是6000mm全长贯穿,所以流道孔的位置精度要求极高。在SLAB整个制造过程中,一机床设计了专用的吊具、翻转装置及内支撑工装,以防工件的变形,并且合理的配备加工设备和设置加工的工位,选择合理的刀具和切削参数,通过这些措施,避免了由于工件变形、孔位偏差造成装配质量不符合的风险。在重型反射体组件最终装配检查时,11层共9152个深孔的贯穿率达100%。其中,《大型板类零件翻转装置》、《深槽内孔加工装置》被授权为实用新型专利。 台山项目下部堆内构件与CPR1000最大区别是围辐板组件与重型反射体组件结构差异。在装配环节上,台山项目重型反射体组件是作为组件整体吊入筒体,吊装时,重型反射体组件外圆与筒体内径Φ4200尺寸单边间隙最小为2.6mm,如在吊入过程中发生偏心或倾斜,将会造成卡死现象,严重时会产生工件的损坏,有很大的质量风险。经研究,首次采用电子称重仪来监察重型反射体组件吊入/吊出筒体的整个过程。通过该项方案落实,重型反射体组件安全吊入筒体,安装位置完全满足图纸要求。 通过台山EPR堆内构件的研制,一机床掌握了整套三代EPR堆内构件的制造技术,并在多项关键技术上实现了突破和创新,形成了3项实用新型专利授权和多项技术创新。 台山EPR堆内构件的成功研制,标志着我国核电设备的制造水平又迈上了一个新的台阶,也为后续三代EPR堆内构件批量化。标准化制造提供了坚实的技术基础,同时为我国三代核电国产化设备制造提供了宝贵的技术经验。