(上海電氣核電設(shè)備有限公司，上海 201306)

上海電氣核電設(shè)備有限公司(簡稱“上核”)以過去壓力容器的制造經(jīng)驗(yàn)積累為基礎(chǔ)，以先進(jìn)制造裝備和檢驗(yàn)設(shè)施為依托，通過開展關(guān)鍵制造技術(shù)課題的研究，開發(fā)出一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三代核電反應(yīng)堆壓力容器制造技術(shù)。

1 技術(shù)特征

1.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

反應(yīng)堆壓力容器是核電站核島中的心臟設(shè)備，它主要用來盛裝反應(yīng)堆堆芯，使高溫高壓的冷卻劑保持在一個(gè)密封的殼體內(nèi)，同時(shí)起輻射屏蔽作用。反應(yīng)堆壓力容器在安全等級(jí)上屬于Ⅰ級(jí)設(shè)備，須具備極高的可靠性和安全性，以保證其在各種工況條件下均能保持安全可靠運(yùn)行，不致發(fā)生容器破壞或放射性冷卻劑外泄的事故。

三代核電反應(yīng)堆壓力容器為一立式圓筒形容器，分上、下兩個(gè)組件，即頂蓋組件和容器組件。這兩個(gè)組件采用兩道金屬“O”型密封圈或彈簧密封環(huán)，和45套主螺栓緊固件連接。為確保壓力容器的可靠性，設(shè)備的承壓部件均采用綜合性能優(yōu)良，且無縱焊縫的鍛件材料，所有承壓主焊縫全部采用全焊透的焊縫結(jié)構(gòu)。壓力容器結(jié)構(gòu)見示意圖1。

圖1 RPV示意圖Fig.1 Schematic of RPV

頂蓋組件的球頂和法蘭是一個(gè)整體鍛件，因此又被稱為一體化頂蓋。另外，在頂蓋的球頂上分布有更多的接管，包括69根CRDM管座，8個(gè)堆測(cè)接管結(jié)構(gòu)，1根排氣管及9只支承凸臺(tái)、3只帶吊耳支承。頂蓋內(nèi)壁及法蘭面全表面堆焊奧氏體不銹鋼耐蝕層。

容器組件主要由上筒體、下筒體、過渡段和下封頭組成。最大外徑φ4 775.2 mm，最厚處壁厚達(dá)到482.6 mm，上筒體的上端面是與頂蓋法蘭的密封配合面，頂蓋與上筒體之間采用兩道“O”型密封環(huán)進(jìn)行密封，在密封環(huán)安裝位置附近裝焊有兩根檢漏管，用于監(jiān)測(cè)密封情況。在上筒體法蘭外圓裝焊有換料密封支撐及兩塊導(dǎo)向螺柱支承塊。在上筒體的中部，焊有8只接管，包括2只出口接管、4只進(jìn)口接管、2只安注接管，所有接管端面焊有安全端，形成異種鋼接頭焊接。容器組件的過渡段上焊有4對(duì)堆芯支承塊，并需用鎳基堆焊8只流量裙板支撐。

1.2 技術(shù)參數(shù)

三代核電反應(yīng)堆壓力容器在主要技術(shù)特征上與以往反應(yīng)堆壓力容器有較大差異，這使得三代壓力容器在制造技術(shù)難度上有較大提高，過去的制造技術(shù)已無法直接適用與三代壓力容器的制造。

表1 三代核電反應(yīng)堆壓力容器主要技術(shù)特征

2 關(guān)鍵技術(shù)及解決措施

三代核電反應(yīng)堆壓力容器具有尺寸大、噸位重、加工尺寸精度要求高、焊接質(zhì)量考核嚴(yán)的技術(shù)特征。通過該壓力容器的研制，上核全面掌握了適合于三代核電反應(yīng)堆壓力容器的關(guān)鍵制造技術(shù)，包括熱處理、焊接、裝配、機(jī)加工、檢驗(yàn)技術(shù)等方面。

2.1 關(guān)鍵焊接及熱處理技術(shù)

2.1.1 馬鞍形焊縫焊接技術(shù)

RPV進(jìn)出口接管及安注接管與筒體組件通過馬鞍形焊縫連接。該焊縫空間形狀為馬鞍形，焊縫深度大、焊接難度高，焊后易引起筒體變形，對(duì)筒體尺寸控制也提出了很高的要求。上核為此設(shè)計(jì)了Ⅰ型坡口，工藝上采用移動(dòng)式馬鞍形自動(dòng)埋弧焊機(jī)在筒體內(nèi)壁施焊，焊接方式為窄坡口直流埋弧自動(dòng)焊，焊絲直徑φ4.0 mm。焊接時(shí)對(duì)馬鞍落差部分首先分段焊平,再連續(xù)回轉(zhuǎn)平焊。根據(jù)此類焊縫應(yīng)力復(fù)雜的特點(diǎn)，焊縫內(nèi)側(cè)焊接完畢并后，保持預(yù)熱溫度，焊縫外側(cè)再打磨移除襯板并清根，之后補(bǔ)焊加強(qiáng)高，然后立即進(jìn)爐進(jìn)行中間熱處理。完畢后，為降低焊縫對(duì)筒體的變形影響，工藝上采取每對(duì)稱的兩個(gè)接管先開孔再實(shí)施焊接，再兩接管開孔兩接管焊接的工序。

2.1.2 接管安全端焊接技術(shù)

接管端鎳基合金隔離層堆焊采用自動(dòng)脈沖氬弧(熱絲TIG)堆焊工藝，堆焊位置平焊。對(duì)接焊采用窄坡口脈沖自動(dòng)氬弧焊工藝，焊接位置全位置焊。焊接材料采用ERNiCrFe-7A(52M)焊絲，堆焊用焊絲直徑φ1.2 mm，對(duì)接用焊絲直徑φ0.9 mm。

上核在三代核電項(xiàng)目上首次對(duì)安全端焊縫采用窄間隙全位置自動(dòng)焊焊接技術(shù)，容器組件垂直放置，采用六臺(tái)焊機(jī)，同步實(shí)施焊接。通過從控制氬氣保護(hù)，焊接參數(shù)的調(diào)整等，良好地保證了焊縫質(zhì)量。接頭形式見圖2。

圖2 接管安全端接頭Fig.2 The safety end joint of connection tube

2.1.3 CRDM管座、排氣管J型接頭焊接技術(shù)

壓力容器頂蓋與CRDM管座及排氣管采取J型接頭焊接，該接頭空間形狀非全對(duì)稱結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖4。各CRDM管座空間位置高度不一致，使焊接操作和焊接變形控制難度大大提高，因此J型接頭的焊接是壓力容器制造過程中的難點(diǎn)，主要表現(xiàn)在鎳基焊接易產(chǎn)生焊接熱裂紋，鎳基液態(tài)金屬流動(dòng)性差，熔深淺等特點(diǎn)，對(duì)焊接操作提出了較高的難度。該接頭焊接位置較為復(fù)雜，實(shí)際焊接時(shí)包括平焊、橫焊、上坡焊、立向上焊等，焊接過程應(yīng)力分布不均，容易變形，且與CRDM管焊接時(shí)容易咬邊，焊縫表面質(zhì)量要求非常高。

圖3 頂蓋J型接頭Fig.3 J-shaped joint of top cover

焊接工藝上首先在坡口邊緣堆焊隔離層，堆焊工藝采用手工電弧焊，并根據(jù)J型接頭坡口的大小、形狀及位置，對(duì)接時(shí)可選用手工電弧焊進(jìn)行焊接。焊接材料為ENiCrFe-7焊條，每一層焊道表面需進(jìn)行打磨或刷理，以去除焊渣或氧化層，并進(jìn)行分層PT檢查。

上核通過實(shí)驗(yàn)摸索并創(chuàng)新出一套合理適用的J型接頭焊接工藝措施，以獲得較好的接頭質(zhì)量并較好的控制焊接變形：

1)焊接材料規(guī)格的選用：在靠近CRDM處選用小規(guī)格焊條；

2)選擇合理的焊接方向和焊接程序，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)力對(duì)稱；

3)專門設(shè)計(jì)了焊接防變形工裝，并在管座內(nèi)通壓縮空氣，加快焊縫冷卻速度，控制層間溫度，以進(jìn)一步減少變形；

4)在焊接過程中，測(cè)量通棒隨時(shí)檢測(cè)管座變形情況。

2.1.4 堆測(cè)接管焊接技術(shù)

壓力容器頂蓋封頭外邊緣設(shè)計(jì)有8只堆測(cè)接管，接管軸線和頂蓋軸線(即壓力容器軸線)平行，位于頂蓋邊緣。堆測(cè)接管底座為頂蓋外球面上低合金結(jié)構(gòu)性堆高結(jié)構(gòu)，然后鉆孔貫穿頂蓋壁厚，管內(nèi)壁堆焊，端面堆焊鎳基隔離層，然后與不銹鋼安全端對(duì)接焊。主要工藝難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施如下：

1)低合金結(jié)構(gòu)性堆高焊接量較大，容易引起頂蓋支承凸臺(tái)。對(duì)此，上核合理安排頂蓋相關(guān)制造過程先后次序，先進(jìn)行堆測(cè)接管結(jié)構(gòu)性堆高并進(jìn)行中間熱處理消除焊接內(nèi)應(yīng)力，然后再焊接支承凸臺(tái)，從而避免了結(jié)構(gòu)性堆高的變形影響。

2)低合金管座位于頂蓋外球面邊緣，高度較大，機(jī)加工非常困難。對(duì)此，上核根據(jù)堆測(cè)接管復(fù)雜結(jié)構(gòu)，合理選擇加工設(shè)備及刀具、編制數(shù)控加工程序，用三維軟件對(duì)加工過程進(jìn)行模擬，并通過機(jī)加工試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，摸索出一套行之有效的加工方法。

3)接管安全端長度超過800 mm，上端內(nèi)孔最終位置度(φ1.12 mm)要求較高，由于接管安全端焊接為全焊透對(duì)接焊，焊接變形難以控制。同時(shí)由于結(jié)構(gòu)限制，接管安全端焊后上端內(nèi)孔無法再行機(jī)加工。因此，上端內(nèi)孔最終位置度要求必須通過控制焊接變形來保證。對(duì)此，上核設(shè)計(jì)了插入式焊縫坡口保證接管裝配精度，并通過大量的對(duì)接試驗(yàn)摸索出接管對(duì)接變形控制及過程中變形校正的方法。

圖4 堆測(cè)接管焊接Fig.4 Welding of the connecting pipe for the reactor test

3.1.5 行程套管Ω焊縫焊接技術(shù)

頂蓋上共有69根CRDM管，在與行程套管采用螺紋連接后還要采用Ω密封焊接，所有材料均為不銹鋼，對(duì)接處材料壁厚的范圍為2.29～2.41 mm。此類薄壁全焊透結(jié)構(gòu)為上核首次施焊，在前期大量調(diào)研的基礎(chǔ)上，采用專門定制的Ω密封焊機(jī)進(jìn)行焊接，由于相鄰管座間的距離較小，根據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)采取逐排焊接的方式，即裝焊一排并經(jīng)水壓試驗(yàn)及檢查合格后再進(jìn)行下一排的焊接。在進(jìn)行了大量的模擬件焊接的基礎(chǔ)上，上核積累了數(shù)據(jù)并進(jìn)行了工藝優(yōu)化和控制，在產(chǎn)品焊接過程中采用以下措施以保證焊接質(zhì)量：

1)保證Ω密封焊縫的坡口間隙；

2)根據(jù)不同的壁厚及間隙，嚴(yán)格控制焊接過程中焊接參數(shù)；

3)背面采用專用氣保護(hù)工裝。

圖6 行程套管Ω焊縫焊接Fig.6 Omega welding for the stroke casing

2.2 關(guān)鍵裝配技術(shù)

2.2.1 行程套管安裝與水壓試驗(yàn)

按照以往壓力容器制造慣例，壓力容器由制造廠發(fā)運(yùn)至核電站現(xiàn)場(chǎng)后，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行行程套管安裝、焊接及水壓試驗(yàn)。而三代核電依托項(xiàng)目供貨合同要求，行程套管安裝、焊接及水壓試驗(yàn)等內(nèi)容在制造廠內(nèi)完成。

行程套管長度超過6 200 mm，直徑最小處不足φ100 mm，重量約260 kg。起吊、翻身、安裝、水壓試驗(yàn)密封、Ω焊縫焊接背保護(hù)、水壓試驗(yàn)密封形式及水壓試驗(yàn)后內(nèi)部干燥過程非常復(fù)雜，對(duì)整個(gè)制造工藝流程進(jìn)行系統(tǒng)性考慮后，主要工藝要點(diǎn)如下：

1)頂蓋上行程套管共有69根，為方便裝配、焊接以及可能的返修補(bǔ)焊，將69根行程套管由內(nèi)向外逐排安裝、焊接及水壓試驗(yàn)等，合格后再進(jìn)行下一排的安裝;

2)設(shè)計(jì)專用翻身工裝，防止行程套管翻身過程產(chǎn)生彎曲變形;

3)設(shè)計(jì)了一體化的行程套管裝配、焊接平臺(tái);

4)行程套管安裝時(shí)，配合使用重力平衡器起吊，并對(duì)螺紋采用尼龍?zhí)妆Ｗo(hù)，防止螺紋磕碰、壓傷;

5)行程套管Ω焊縫水壓試驗(yàn)，僅對(duì)CRDM管座內(nèi)部進(jìn)行密封作為壓力邊界，進(jìn)行水壓試驗(yàn)。為提高水壓試驗(yàn)效率，并增大壓力邊界容積，提高水壓試驗(yàn)保壓穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)了行程套管水壓試驗(yàn)密封集成模塊，最多可同時(shí)將9根行程套管連通成同一個(gè)壓力邊界，進(jìn)行水壓試驗(yàn)，極大提高了水壓試驗(yàn)效率。除可用于水壓試驗(yàn)密封外，此集成模塊還可用于行程套管Ω焊縫焊接時(shí)背保護(hù)氣充氣管路;

6)水壓試驗(yàn)后，行程套管內(nèi)水排凈后，對(duì)其內(nèi)部吹熱空氣干燥。

2.2.2 堆測(cè)接管裝配及變形監(jiān)控

根據(jù)三代壓力容器設(shè)計(jì)圖紙要求，頂蓋上設(shè)計(jì)有8根堆測(cè)接管，通過全焊透對(duì)接焊縫與頂蓋上管座連接，最終接管上方內(nèi)孔位置度要求不超過φ1.12 mm。

最終堆測(cè)接管上方內(nèi)孔φ1.12 mm位置度必須通過提高裝配精度及控制焊接變形來保證。為此，上核制定了相關(guān)的技術(shù)方案，并進(jìn)行了大量的工藝試驗(yàn)驗(yàn)證，最終摸索出一套行之有效的堆測(cè)接管裝配及變形監(jiān)控技術(shù)，在產(chǎn)品上實(shí)施一次合格。

采用止口式對(duì)接坡口，提高堆測(cè)接管接管裝配精度。另外，在焊接過程中，通過專用的變形監(jiān)控裝置實(shí)時(shí)監(jiān)控焊接變形，并根據(jù)監(jiān)控結(jié)果及時(shí)調(diào)整，以達(dá)到焊接校形的效果，確保接管上端內(nèi)孔位置度符合要求。

2.2.3 頂蓋CRDM管座冷裝技術(shù)

壓力容器頂蓋與CRDM管座在設(shè)計(jì)上為過盈配合，裝配方法上須采取液氮冷縮CRDM管座后再進(jìn)行裝配的特種工藝。管座焊接后上平面距密封面距離偏差要求小于1.5 mm，保證CRDM管座裝配后的準(zhǔn)確軸向定位是頂蓋制造中的一項(xiàng)難點(diǎn)。為確定外界環(huán)境、工裝精度等各方面因素對(duì)最終裝配精度的影響，上核預(yù)先進(jìn)行工藝試驗(yàn)作為冷裝工藝的支撐。通過工藝研發(fā)和工藝試驗(yàn)，最終確定頂蓋CRDM管座冷裝工藝要點(diǎn)如下：

1)將頂蓋口朝下置于三個(gè)支撐座上，校調(diào)密封面調(diào)至水平，并將參考平臺(tái)平面調(diào)至與密封面平行。在頂蓋上方安裝裙座筒體及柵格板，柵格空檔與CRDM管一一對(duì)應(yīng)，作為CRDM管座冷裝時(shí)高度定位平臺(tái);

2)利用管座法蘭的內(nèi)螺紋制作工裝固定起吊CRDM管座。在裝配平臺(tái)一側(cè)固定一懸臂吊，要求橫梁旋轉(zhuǎn)半徑能夠覆蓋所有CRDM孔，冷裝時(shí)，先吊起管座至頂蓋開孔位置上方，管座下降至懸掛到柵格定位平臺(tái)即可。如此可實(shí)現(xiàn)CRDM管座的準(zhǔn)確定位;

3)冷裝前，上核進(jìn)行了模擬冷卻試驗(yàn)，實(shí)測(cè)并記錄每種不同長度管座在飽和冷卻狀態(tài)下的直徑和長度收縮量，了解并掌握管座封頭內(nèi)外壁兩部分在管座恢復(fù)至室溫狀態(tài)時(shí)，各自的軸向伸長情況，根據(jù)模擬冷卻試驗(yàn)結(jié)果，統(tǒng)一確定69根CRDM管座冷裝高度方向補(bǔ)償量，大大提高了冷裝效率。冷裝工位見圖6。

圖6 堆測(cè)接管對(duì)接焊工藝試驗(yàn)Fig.8 Butt welding process test for the connecting pipe for the reactor test

2.3 關(guān)鍵機(jī)加工技術(shù)

2.3.1 頂蓋管座孔坡口加工技術(shù)

頂蓋貫穿件坡口形狀為相貫于封頭內(nèi)壁上的三維空間曲面，截面形狀為“J”型，見圖7。頂蓋不同位置的管孔其坡口形狀各不相同，給數(shù)控加工程序的編制增加了難度。

1)J型坡口加工分為兩次，預(yù)堆邊堆焊前加工與預(yù)堆邊堆焊后加工，這兩次均在頂蓋內(nèi)壁不銹鋼堆焊后完成。關(guān)于J型坡口深度尺寸，三代核電壓力容器設(shè)計(jì)要求與以往壓力容器有所不同，過去對(duì)J型坡口深度要求為控制頂蓋密封面至J型坡口根部距離，加工時(shí)統(tǒng)一以頂蓋密封面為深度基準(zhǔn)，較為方便。而三代核電壓力容器對(duì)J型坡口深度要求為控制其自身深度，即控制J型口與頂蓋內(nèi)壁相貫線至其根部距離。由于頂蓋內(nèi)壁堆焊會(huì)引起封頭產(chǎn)生不確定的變形，這就導(dǎo)致頂蓋69只J型坡口深度基準(zhǔn)無法通過理論計(jì)算得出，必須找出各只J型坡口處頂蓋母材變形情況;

2)在加工刀具上須選用5°錐形球頭成型銑刀，根據(jù)每只管孔不同的尺寸逐一編制數(shù)控程序并逐一加工。根據(jù)球頭銑刀中心切削速度慢易磨損的特點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)刀具行走軌跡，降低刀具的徑向負(fù)荷和球頭負(fù)荷，提高刀具壽命及加工效率。產(chǎn)品加工前使用數(shù)控仿真系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控程序驗(yàn)證，確保刀具的行走軌跡不發(fā)生誤切削現(xiàn)象;

3)預(yù)堆邊堆焊后，J型坡口須進(jìn)行第二次加工，切削金屬為Inconel690材料，切削性能較差，加工難度進(jìn)一步增加。Inconel材料具有韌性高，不易斷屑，切削熱大的特點(diǎn)，上核根據(jù)材料的切削特性，合理調(diào)整切削參數(shù)，并針對(duì)性的使用冷卻液降溫，獲得較好的加工效果。

圖7 CRDM管座冷裝示意圖Fig.7 Schematic of cold installation of pipe seat CRDM

2.3.2 頂蓋堆測(cè)接管外形機(jī)加工技術(shù)

三代核電壓力容器頂蓋外壁上布置8只直徑為φ187.5的堆測(cè)接管，接管軸線垂直于頂蓋密封面，接管與封頭相貫線用R9.7～R16.1圓角過渡，與封頭側(cè)夾角小，外形加工難度大，因接管采用低合金鋼堆焊而成，材料硬度高，接管端面對(duì)接坡口需堆焊鎳基預(yù)堆邊，因此機(jī)加工分為外形粗加工及接管坡口預(yù)堆邊后最終精加工兩個(gè)階段。

1) 堆測(cè)接管外形粗加工，由于接管為低合金材料手工堆焊而成，外形不規(guī)則，接管高度最長處達(dá)380 mm，整體加工難度大，上核根據(jù)接管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，同時(shí)考慮加工效率，選用刀具采用不同尺寸對(duì)應(yīng)加工內(nèi)、外側(cè)，用三維軟件進(jìn)行加工模擬，用外側(cè)已加工的接管形狀作為后續(xù)加工的毛坯件，避免刀具走道空走。對(duì)刀具進(jìn)行反復(fù)論證，根據(jù)堆測(cè)接管不同區(qū)域結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分別采用不同的銑刀分階段粗加工外形，見圖8。

圖8 堆測(cè)接管外形粗加工Fig.8 Rough shaping of the connecting pipe for the reactor test

2) 堆測(cè)接管外形最終機(jī)加工，接管端部已堆焊鎳基材料，加工區(qū)域涉及兩種材料，接管端部帶有徑向單面高出5mm的凸臺(tái)，對(duì)精加工接管外形帶來困難，對(duì)兩種材料切削性能進(jìn)行分析后，通過選用加工綜合性能好的刀片，對(duì)加工過程進(jìn)行三維模擬，通過試件加工，最終確定合適的刀片材料、合理的切削參數(shù)及加工路徑，加工效果符合預(yù)計(jì)要求。最終加工見圖9。

圖9 堆測(cè)接管外形最終加工Fig.9 The final shaping of the connecting pipe for the reactor test

2.3.3 容器組件立式機(jī)加工技術(shù)

上部筒體進(jìn)行立式整體最終機(jī)加工，壓力容器的平面基準(zhǔn)、中心基準(zhǔn)和四中線基準(zhǔn)都在這一階段建立，除鍵槽和主螺栓孔僅加工出基準(zhǔn)外，其余各部包括法蘭密封面、吊蘭支撐面、法蘭兩檔內(nèi)圓、出口接管及安注接管內(nèi)凸臺(tái)等均加工至最終尺寸。上部筒體的主要加工區(qū)域均為不銹鋼材料，具有切削性能差易變形的特點(diǎn)，且上部筒體密封面的粗糙度要求高達(dá)Ra0.8，在加工上具有較大的難度。

上核在產(chǎn)品加工前通過制作模擬件對(duì)加工區(qū)域進(jìn)行1∶1的模擬，進(jìn)行了加工技術(shù)驗(yàn)證。針對(duì)密封面平面度要求小于0.10 mm的問題，上核通過選擇合適的車削刀具和合理的切削參數(shù)，配之適當(dāng)?shù)睦鋮s過程，使之刀具熱脹系數(shù)與刀具磨損量相互補(bǔ)償，從而獲得較好的加工效果。

出口接管內(nèi)徑凸臺(tái)加工為斷續(xù)加工，刀具的每次切削都會(huì)發(fā)生撞擊，易對(duì)刀具造成損傷，影響圓柱面車削的精度。上核為此制作了模擬件，根據(jù)模擬件加工的結(jié)果，結(jié)合產(chǎn)品半精加工和精加工中實(shí)測(cè)尺寸記錄，總結(jié)和分析刀具在車削過程中的耐沖擊性、耐磨性和凸臺(tái)加工表面粗糙度影響，并通過在加工過程中摸索立刀架垂直性的耐沖擊程度和刀具車削的磨損量，從而確定加工程序的補(bǔ)償方法，最終確定加工參數(shù)。

圖10 上部筒體組件Fig.12 Upper cylinder assembly

2.3.4 容器法蘭M155×4主螺孔加工技術(shù)

容器法蘭7.000-4 UN-2B螺孔螺紋尺寸精度及粗糙度要求較高，螺孔位置度要求較高。上核公司根據(jù)自身機(jī)床配備的現(xiàn)狀，采取全牙型螺紋銑刀數(shù)控插補(bǔ)加工的方式進(jìn)行螺紋加工。加工時(shí)工件臥置鏜銑床，校調(diào)并確定工件與機(jī)床的相對(duì)位置再進(jìn)行加工。為保證螺紋尺寸精度，上核在產(chǎn)品加工前進(jìn)行了模擬件加工。通過對(duì)模擬件的分析，總結(jié)出產(chǎn)品加工用合理的銑削參數(shù)。對(duì)模擬件除進(jìn)行一般的尺寸檢查外，還需對(duì)模擬件進(jìn)行解剖及光學(xué)投影檢查，以驗(yàn)證螺紋牙型角、根部倒角等尺寸要素。

2.4 水壓試驗(yàn)技術(shù)

壓力容器的水壓試驗(yàn)是一項(xiàng)技術(shù)難度大、工作量大，持續(xù)時(shí)間長，涉及面廣的系統(tǒng)工程，水壓試驗(yàn)技術(shù)直接關(guān)系到壓力容器水壓試驗(yàn)實(shí)施的有效性，因而須對(duì)水壓試驗(yàn)從試驗(yàn)工裝、試驗(yàn)方法和設(shè)備等可能影響水壓試驗(yàn)結(jié)果的因素進(jìn)行研究，通過規(guī)范化試驗(yàn)方法和保障措施，確保不因水壓試驗(yàn)技術(shù)的紕漏影響對(duì)壓力容器合格與否的準(zhǔn)確判別。

上核從大螺栓拉伸預(yù)緊、CRDM管座密封等多個(gè)方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。

針對(duì)三代核電壓力容器主螺栓排布特點(diǎn)，螺栓拉伸機(jī)系統(tǒng)采取3只為一組的方式進(jìn)行螺栓拉伸，在提供充足拉伸力的同時(shí)，通過拉伸機(jī)的均勻排布，可使法蘭間隙及壓合力獲得均勻分布。上核通過螺栓拉伸標(biāo)定試驗(yàn)，精確的獲得螺栓拉伸的數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，還制定了專用的螺栓拉伸規(guī)程規(guī)定螺栓拉伸機(jī)逐級(jí)拉伸主螺栓上緊主螺母的程序，主螺栓伸長量測(cè)量方法和考核要求。

壓力容器CRDM管座密封是水壓試驗(yàn)的一個(gè)難點(diǎn)，管座為不銹鋼材質(zhì)，尺寸精度和表面質(zhì)量要求非常高，上端內(nèi)孔帶螺紋結(jié)構(gòu)，不得采取焊接式密封以免引起變形。針對(duì)CRDM管座的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，上核設(shè)計(jì)了機(jī)械密封工裝，該工裝采取孔軸式密封，無須預(yù)緊，有效地起到了保護(hù)管座的作用。

3 技術(shù)創(chuàng)新

通過三代反應(yīng)堆壓力容器的研制和生產(chǎn)，在裝配、機(jī)加工、焊接、無損檢測(cè)、理化、檢測(cè)等方面，均取得了重大創(chuàng)新成果。三代反應(yīng)堆壓力容器的成功研制，標(biāo)志著核電壓力容器制造能力和制造技術(shù)獲得了重大突破。

表2 技術(shù)創(chuàng)新成果

5 結(jié) 語

上核在以往核電站壓力容器制造經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，依靠自身技術(shù)開發(fā)和工藝裝備能力成功制造出了三代核電反應(yīng)堆壓力容器，產(chǎn)品制造質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。其中關(guān)鍵焊縫焊接一次合格率均達(dá)到99%以上，主螺孔等關(guān)鍵機(jī)加工合格率100%，零部件裝配精度也高于設(shè)計(jì)要求。

通過三代核電壓力容器的成功制造，上核掌握了整套三代核電壓力容器的制造技術(shù)，形成了一整套標(biāo)準(zhǔn)化制造工藝和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并在多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)上進(jìn)行突破創(chuàng)新。

三代核電壓力容器的制造完工，不僅產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)的應(yīng)用達(dá)到當(dāng)今國際上百萬千瓦級(jí)壓水堆核電壓力容器的先進(jìn)水平，更通過對(duì)該項(xiàng)目的實(shí)施，全面提升了上核公司壓力容器設(shè)備制造的技術(shù)能力。