核電壓力容器充氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置的設(shè)計(jì)技術(shù)

（一重集團(tuán)齊齊哈爾中實(shí)運(yùn)業(yè)有限責(zé)任公司， 黑龍江 齊齊哈爾 161042）

核電壓力容器充氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置的設(shè)計(jì)技術(shù)

劉慶榮

（一重集團(tuán)齊齊哈爾中實(shí)運(yùn)業(yè)有限責(zé)任公司， 黑龍江 齊齊哈爾 161042）

核反應(yīng)堆壓力容器（筒體和上蓋）在包裝保護(hù)要求容器內(nèi)充裝氮?dú)猓员Ｗo(hù)壓力容器內(nèi)不銹鋼堆焊層不受海上長(zhǎng)途運(yùn)輸過(guò)程中的鹽霧侵害，需對(duì)容器做密封包裝設(shè)計(jì)

特殊防護(hù)；可剝性塑料；高壓密封；低壓密封；不銹鋼堆焊層；密封包裝

圖1

我公司為巴基斯坦生產(chǎn)的第二臺(tái)300MW核反應(yīng)堆壓力容器在大連核電事業(yè)部出產(chǎn)，反應(yīng)堆容器設(shè)計(jì)壽命為40年，它的壽命也是核電廠的運(yùn)行壽命，堆容器是不可更換的，是核島主設(shè)備中最關(guān)鍵的設(shè)備，它盛裝著放射性核燃料U235和堆內(nèi)構(gòu)件及作為載熱劑和慢化劑的高純水，同時(shí)承受著堆頂?shù)尿?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和其它附件的重量。它也是核島一回路系統(tǒng)的冷卻劑壓力邊界，又起著第二道安全屏障的重要作用。運(yùn)行中它長(zhǎng)期承受著高溫、高壓和中子輻照等作用。每臺(tái)核壓力容器制造周期需3～4年，對(duì)容器和附件的包裝保護(hù)是嚴(yán)格苛刻的，在制造完到包裝好裝船時(shí)間是非常緊張，對(duì)機(jī)器產(chǎn)品的包裝一般有簡(jiǎn)易包裝，有效包裝和過(guò)度包裝。對(duì)一般機(jī)器設(shè)備采取有效包裝就可以滿足在運(yùn)輸、吊裝、貯存等方面的要求，對(duì)核反應(yīng)堆壓力容器的防護(hù)包裝，鑒于核電容器的重要性，核電設(shè)備包裝比一般機(jī)器設(shè)備的過(guò)度包裝還要苛刻，一回路壓力容器部件是核電廠唯一不可更換的部件，它的安全運(yùn)行周期就是核電廠的使用壽命（此臺(tái)壓力容器設(shè)計(jì)使用壽命40年）。所以對(duì)壓力容器做怎樣的防護(hù)包裝都不過(guò)分，其中對(duì)容器內(nèi)壁不銹鋼堆焊層的保護(hù)，要求容器內(nèi)壁噴涂可剝性塑料，容器中加干燥劑，容器密封后充裝99%純氮?dú)?，這密封工作過(guò)程是核容器在水壓實(shí)驗(yàn)后的，是在包裝工作的重點(diǎn)工作，要求容器內(nèi)壓力0.0 2 MP a，保證在0.05Mpa壓力值左右較為適宜，壓力是否下降，密封是否成功，是工廠生產(chǎn)制造過(guò)程中的最后一個(gè)見證點(diǎn)。

圖2

圖3 （a）

圖3 （b）

圖4

一、充裝氮?dú)饷芊?，容器?nèi)壓力大于外面大氣壓，保證外面的空氣（潮氣、鹽霧等）不進(jìn)入容器內(nèi)，雖然需要的壓力不大，對(duì)核容器來(lái)說(shuō)卻是非常困難的，核壓力主容器是高溫、高壓類的容器，它的設(shè)計(jì)是大蓋端口按高溫、高壓密封接口做的，是空心金屬環(huán)，價(jià)格也非常昂貴，在低壓充氮密封中不適用，金屬環(huán)密封的加工槽，在包裝中是特別需要保護(hù)的，不能做為充氮?dú)饷芊獾氖褂妹娴?，不允許使用，進(jìn)、出口接管是按焊接管留出的焊接端口，中子測(cè)量管的接口也是留的焊接接口，容器的接口數(shù)量在五、六十之多，大小口差別較大。對(duì)包裝接觸的材料成分有非常嚴(yán)格的限制，做密封難度非常大，我國(guó)有秦山、大亞灣核電廠，它們的容器是從日本和法國(guó)的進(jìn)口容器、密封設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，常規(guī)辦法設(shè)計(jì)，有泄漏，不能完全保證不泄漏，壓力降零時(shí)再充裝氮?dú)?，海上長(zhǎng)時(shí)間、長(zhǎng)距離運(yùn)輸需要補(bǔ)充很多氮?dú)?，非常不方便，是不得以的辦法。我公司在為巴基斯坦C1包裝時(shí)，按參考借鑒外國(guó)以有的核電包裝模式做的密封，沒有密封住，在一重制造的需充氮?dú)饧託涞热萜鳎紱]有達(dá)到過(guò)要求。在為巴基斯坦制造的C2容器時(shí)，買方就明確提出在C2包裝上保證充裝氮?dú)夂蟛恍箟?。保證在海上兩個(gè)月運(yùn)輸中堆容器內(nèi)不受影響。在做C2密封包裝時(shí)，既然沒有可借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)，我們把堆容器的各口特點(diǎn)拿出來(lái)研究，針對(duì)每個(gè)口需要怎樣做能達(dá)到密封效果，逐一攻關(guān)。

壓力容器筒體有進(jìn)出口各2個(gè)，中子測(cè)量管29個(gè)，檢漏管1個(gè)，容器密封圈口；頂蓋有蓋沿密封口，放氣管口，測(cè)溫管座口4個(gè)，驅(qū)動(dòng)管座口37個(gè)。包裝密封將筒體和頂蓋單獨(dú)做密封包裝設(shè)計(jì)。

筒體的密封示意圖1

法蘭面密封面結(jié)構(gòu)圖2

在端蓋上做雙密封槽設(shè)計(jì)，外環(huán)形槽位置在筒體密封面的外邊上，在內(nèi)邊上再有一道環(huán)型密封槽，蓋板厚度在40-50mm，并在蓋板上加環(huán)狀筋板，增加蓋板的剛性，與密封面接觸的蓋板面采用不銹鋼板焊接或堆焊不銹鋼焊層，裝配時(shí)再粘

1mm厚橡膠板。螺栓把合方式在主螺栓周圈孔上安裝變徑螺栓，與蓋板把合上。密封件選用Φ14橡膠繩雙圈，橡膠材料材質(zhì)符合核電不銹鋼材料的防污染要求。

進(jìn)、出接管口的密封如圖3所示。

進(jìn)、出接管口安全端是與連接管道焊接的接口處，是已加工出的焊接坡口，焊接坡口不僅需要保護(hù)，在坡口面上作密封非常困難，根據(jù)接管口的特點(diǎn)，在內(nèi)外拉螺栓，做徑向和端面密封，雙道雙環(huán)O型橡膠圈密封。

中子管密封采用雙環(huán)O型密封圈的方式。用拉桿拉住一個(gè)密封塞，密封塞上套兩個(gè)O型密封圈，如圖4所示：

檢漏管口密封采用橡膠套塞，用兩個(gè)喉箍箍緊。

二、頂蓋密封：在頂蓋密封面上做一密封蓋板，在螺栓把合面下做支承底座，驅(qū)動(dòng)管座采用水壓密封堵塞加蓋帽的方式。

通過(guò)一重產(chǎn)品巴基斯坦恰?，?0WKW C2核電容器密封經(jīng)過(guò)3個(gè)月的運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，充裝氮?dú)鉀]有泄漏；秦山二期4#60WKW壓力容器經(jīng)海上運(yùn)到安裝現(xiàn)場(chǎng)，內(nèi)充裝的氮?dú)鉀]有泄漏，壓力沒有下降。福清100WKW1#壓力容器密封包裝也保證了充氮?dú)鈮毫_(dá)到0.05W Pa不泄漏，核壓力容器充氮?dú)饷芊饧夹g(shù)，能夠使一重的核容器運(yùn)輸?shù)绞澜缛魏蔚胤?，能夠?jīng)長(zhǎng)期、長(zhǎng)距離海上的運(yùn)輸。達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

此種密封技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：

1 對(duì)密封面、進(jìn)出口端的保護(hù)好，防止磕碰；

2 充裝氮?dú)夂?，惰性氣體對(duì)容器內(nèi)堆焊不銹鋼有保護(hù)作用，完全免受海運(yùn)鹽霧影響；

3 采用機(jī)械式密封，雙槽O型橡膠密封圈，方便安裝，密封效果好，易于拆卸；

4 能夠滿足壓力容器長(zhǎng)期貯存的要求；

5 運(yùn)輸過(guò)程中，不用帶很多的氮?dú)馄?；?jié)約運(yùn)費(fèi)，在運(yùn)輸途中不用補(bǔ)充氮?dú)猓?/p>

6 滿足長(zhǎng)距離、長(zhǎng)時(shí)間的海上運(yùn)輸?shù)男枰?/p>

[1]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（化工版）．

[2]現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法實(shí)用手冊(cè)．

G21F

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