乏燃料貯存格架的試制

楊文峰，武二妮（西安核設(shè)備有限公司 陜西 西安 710021）

乏燃料貯存格架的試制

楊文峰，武二妮
（西安核設(shè)備有限公司 陜西 西安 710021）

簡(jiǎn)要介紹了乏燃料貯存格架實(shí)體模型試制過(guò)程中的生產(chǎn)準(zhǔn)備、材料要求、關(guān)鍵零部件的加工、組焊、檢驗(yàn)以及抽插試驗(yàn)的過(guò)程，為乏燃料貯存格架產(chǎn)品的制造和國(guó)產(chǎn)化提供了經(jīng)驗(yàn)。

乏燃料貯存格架實(shí)體模型；關(guān)鍵零部件的加工；組焊；抽插試驗(yàn)

C-2項(xiàng)目乏燃料貯存格架是貯存從反應(yīng)堆內(nèi)取出的經(jīng)過(guò)輻照的乏燃料組件的設(shè)備裝置。設(shè)備安全等級(jí)：NNS，質(zhì)量等級(jí)：QA2，抗震等級(jí)：SSE，清潔度等級(jí)：B級(jí)。2005年，西安核設(shè)備有限公司進(jìn)行了乏燃料貯存格架的試制，試制的結(jié)果符合C-2項(xiàng)目乏燃料貯存格架的技術(shù)要求。

1 概述

乏燃料貯存格架實(shí)體模型是依據(jù)C-2項(xiàng)目乏燃料貯存格架相關(guān)結(jié)構(gòu)、尺寸和技術(shù)要求制作的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?。其主要由型腔組合件、底板、壓緊部件和中子吸收板等部件組成，其外形尺寸為：

3 587 mm×465 mm×465 mm，接口為2×2排列，

格架空腔尺寸為210 mm×210 mm，空腔中心距離250 mm×250 mm，主體材料為0Cr18Ni10Ti，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。

2 設(shè)備的試制過(guò)程

為了確保乏燃料貯存格架實(shí)體模型的制造能夠比較完整地代表實(shí)際格架的制造加工關(guān)鍵和難點(diǎn)，公司依據(jù)圖紙、乏燃料貯存格架規(guī)格書及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了嚴(yán)格的工藝性審圖和制造加工方案的確定，在工藝編制時(shí)充分考慮了實(shí)體模型與C-2項(xiàng)目乏燃料貯存格架產(chǎn)品要求的一致性，對(duì)材料的控制、加工方法、尺寸檢驗(yàn)、清潔度要求和加工過(guò)程中的關(guān)鍵點(diǎn)的控制和最終試驗(yàn)等方面都作了嚴(yán)格詳細(xì)的分析和安排。

通過(guò)認(rèn)真的研討分析總結(jié)認(rèn)為：（1）格架彎板較薄，長(zhǎng)度達(dá)3 530 mm，成型尺寸要求較嚴(yán)格，因此，壓型及防止焊接變形為制造重點(diǎn)及難點(diǎn)；（2）成型及焊接后尺寸的保證是能否順利通過(guò)模擬試驗(yàn)的關(guān)鍵。

圖1 乏燃料貯存格架實(shí)體模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig. 1 Sketch of the full scale mock-up of spent fuel storage cells

2.1 設(shè)備的制造

2.1.1 準(zhǔn)備

（1）依據(jù)HAF603《民用核承壓設(shè)備焊工及焊接培訓(xùn)、考核和取證管理辦法》，對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行了嚴(yán)格的培訓(xùn)和考核，并指定成績(jī)優(yōu)異的人員負(fù)責(zé)本設(shè)備的制造。焊接工藝評(píng)定按《C-2工程施工焊接工藝評(píng)定要求》 的規(guī)定進(jìn)行。

（2）由于該產(chǎn)品的形狀精度要求嚴(yán)格，因此必須使用相應(yīng)的工裝來(lái)保證。為了保證設(shè)備的總裝精度，根據(jù)圖紙和規(guī)格書的要求，對(duì)組裝平臺(tái)表面進(jìn)行了重新加工，設(shè)計(jì)制作了專用的壓型胎具、定位（矯形）工裝、組焊工裝、組焊壓板和試驗(yàn)?zāi)M體等輔助機(jī)械。

（3）為了保證制造過(guò)程的清潔度要求，對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行了清潔隔離，并為施工人員配置了相應(yīng)的清潔保護(hù)用具。

2.1.2 材料要求

（1）乏燃料貯存格架實(shí)體模型的主體材料0Cr18Ni10Ti有完整的質(zhì)量證明書，按照要求進(jìn)行了材料復(fù)驗(yàn)，并按照?qǐng)D紙和規(guī)格書的要求進(jìn)行了晶間腐蝕試驗(yàn)，復(fù)驗(yàn)結(jié)果滿足GB/T 3280《不銹鋼冷軋鋼板》的規(guī)定，晶間腐蝕試驗(yàn)按照GB 4334.5《不銹鋼硫酸-硫酸銅腐蝕試驗(yàn)方法》，結(jié)果滿足相應(yīng)要求。

（2）格架的中子吸收板材料在實(shí)際應(yīng)用中采用B-10含硼聚乙烯板，在試制過(guò)程中采用聚丙烯板材，降低了試制成本。

2.1.3 關(guān)鍵零部件的加工

1）三角導(dǎo)向塊的成型

三角導(dǎo)向塊為板料成型的三角形腔體結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)度為2 080 mm，端面與工件軸線的垂直度要求為0.2 mm。在加工過(guò)程中采用先下料后加工的方法嚴(yán)格控制對(duì)角尺寸，成型時(shí)利用專用的壓型胎具進(jìn)行了三次沖壓成型并嚴(yán)格控制成型尺寸，最后通過(guò)坐標(biāo)鏜床以工件外輪廓表面為基準(zhǔn)對(duì)兩端端面進(jìn)行加工。

2）壓板的加工

壓板為壓緊部件中的關(guān)鍵零件，其作用是通過(guò)其上四個(gè)直齒定位壓緊中子吸收體組件，為保證其外形尺寸和表面質(zhì)量的要求，采用數(shù)控線切割設(shè)備對(duì)其四個(gè)直齒進(jìn)行加工，確保了加工要求。

3）型腔角鋼的制造

型腔角鋼的長(zhǎng)度為（3 530±2）mm，端面與工件輪廓表面垂直度要求為0.5 mm，成型后各面的不平直度允差要求為不大于1.5 mm，兩端面平行度允差要求為不大于1 mm。為了保證工件的結(jié)構(gòu)尺寸要求，首先對(duì)展開板料進(jìn)行預(yù)留量下料，然后按照GB/T 1804中的m級(jí)精度要求采用單臂刨床對(duì)展開板料周邊進(jìn)行加工，以嚴(yán)格控制成型基準(zhǔn)尺寸。成型時(shí)采用5 m折彎?rùn)C(jī)進(jìn)行一次成型，然后對(duì)成型后的工件進(jìn)行校正。在整個(gè)加工過(guò)程中對(duì)材料表面進(jìn)行貼紙保護(hù)，并防止工件表面的劃傷。

2.1.4 格架的組焊

格架的組焊過(guò)程是保證格架整體結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)鍵。為了防止組焊過(guò)程中各零件的變形，在組焊時(shí)以組焊定位工裝認(rèn)真仔細(xì)地進(jìn)行定位、找正，采用組焊壓板進(jìn)行剛性固定，并在施焊過(guò)程中采用對(duì)稱焊接等相應(yīng)的反變形措施。焊接應(yīng)力的消除采用振動(dòng)實(shí)效處理。

2.2 檢驗(yàn)

按照?qǐng)D紙和規(guī)格書的要求對(duì)乏燃料貯存格架實(shí)體模型進(jìn)行檢驗(yàn)。內(nèi)腔等尺寸的數(shù)據(jù)檢測(cè)結(jié)果合格。工件焊接后的焊縫表面用5倍放大鏡進(jìn)行目視檢查，無(wú)咬邊、焊瘤、飛濺、無(wú)裂紋、未熔合和焊穿等缺陷。焊縫表面進(jìn)行100%液體滲透無(wú)損檢測(cè)合格，滲透劑采用水劑溶液，氯離子含量不超過(guò)0.1 mg/L。

2.3 模擬體抽插試驗(yàn)

為了驗(yàn)證乏燃料貯存格架實(shí)體模型能否滿足乏燃料貯存格架產(chǎn)品的技術(shù)要求，確保C-2項(xiàng)目乏燃料貯存格架產(chǎn)品在正式投產(chǎn)后的工藝性和可靠性，對(duì)乏燃料貯存格架實(shí)體模型進(jìn)行了模擬體抽插試驗(yàn)。試驗(yàn)步驟如下：

1）編制模擬體抽插試驗(yàn)試驗(yàn)大綱〔試驗(yàn)依據(jù)、見(jiàn)證人員（含設(shè)計(jì)院及業(yè)主代表）、試驗(yàn)步驟及要求、評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)等〕

2）試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作

a.設(shè)備的清洗，清潔度B級(jí)；

b.試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的清理及安全隔離；

c.試驗(yàn)儀器設(shè)備的準(zhǔn)備（專用起吊工具、電子測(cè)量計(jì)、制備校正底板等）；

d.先固定、找平校正底板，再使乏燃料貯存格架實(shí)體模型與底板連接牢靠。

3）抽插試驗(yàn)過(guò)程

a.利用專用的起吊工具（附加電子測(cè)量計(jì)），將中子吸收體組件勻速緩慢放入實(shí)體模型的每個(gè)長(zhǎng)槽內(nèi)，重復(fù)試驗(yàn)兩次。試驗(yàn)過(guò)程注意觀測(cè)電子測(cè)量計(jì)的變化，插入過(guò)程是否自由、是否有卡阻現(xiàn)象。

b.利用專用的起吊工具（附加電子測(cè)量計(jì)），將檢驗(yàn)?zāi)M體勻速緩慢放入210 mm×210 mm的乏燃料貯存格架實(shí)體模型的正方形的每個(gè)型腔內(nèi)，重復(fù)試驗(yàn)兩次。試驗(yàn)過(guò)程注意觀測(cè)電子測(cè)量計(jì)的變化，插入過(guò)程是否自由、是否有卡阻現(xiàn)象。

4）試驗(yàn)結(jié)果

電子測(cè)量計(jì)在試驗(yàn)過(guò)程中的變化顯示中子吸收體組件及檢驗(yàn)?zāi)M體能夠整體自由均勻插入乏燃料貯存格架實(shí)體模型的相應(yīng)位置并無(wú)卡阻現(xiàn)象，試驗(yàn)基本滿足要求。

3 結(jié)論

乏燃料貯存格架實(shí)體模型的試制成功，說(shuō)明制造工藝是切實(shí)可行的，為乏燃料貯存格架產(chǎn)品的制造和國(guó)產(chǎn)化提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

Trial manufacturing of spent fuel storage cells

YANG Wen-feng，WU Er-ni
( Xi’an Nuclear Equipment Co.，Ltd.，Xi’an of Shaanxi Prov. 710021，China)

The paper briefly introduces the production preparation, material requirement, and fabrication of key parts, welding, inspection and drawing-inserting test process during the trial manufacture of the full scale mock-up of spent fuel storage cells, which provides experience for the manufacture and localization of spent fuel storage cells.

full scale mock-up of spent fuel storage cells；fabrication of key parts；welding；drawing-inserting test

TL93

A

1674-1617(2009)01-0042-03

2008-06-17

楊文峰（1975－），男，陜西西安人，工程師，從事壓力容器的設(shè)計(jì)、審核、制造及核電設(shè)備的制造工作。