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【月度聚焦】一次紧凑的攻坚——记模块式小堆新型蒸汽发生器的研制
文章来源:中国核工业杂志 日期:2016年10月21日


    核反应堆,对于大众来说,充满好奇与神秘。接触最多的可能是从电视、报刊上看到的核电站的画面——偌大的厂房、高耸的散热塔,不过,在不久的将来,这种印象将得以改变。澳门英皇赌场网址研发的多用途模块式小堆已完成全部技术攻关,正在积极推进首堆建设。届时,新式厂房结构更加紧凑,固有安全性更高。也许,这个反应堆就在你生活居住的城市附近,为你的生活提供电力、热能或淡化海水。

  为实现这一远景,中国核动力研究设计院攻关团队凭借多年在蒸汽发生器研制方面的技术积累和经验,成功开发出适应小堆布置的新型蒸汽发生器。相较于传统蒸汽发生器,新型设备结构更加紧凑,传热效率高。

  史无前例的挑战

  从“九五”开始,核动力院就着手进行新型蒸汽发生器研制,并已掌握新型蒸汽发生器设计制造、安装的核心技术。而作为国内核动力技术的引领者,科研人员始终希翼这一研究成果能够应用到小堆上。

  “十二五”之初,模块式小堆正式列入澳门英皇赌场网址“龙腾计划”科技重点专项,新型蒸汽发生器正式有了实际运用背景支撑。多年从事技术攻关的科研人员个个摩拳擦掌,憋着一股子劲投入到研制过程中。

  虽然前期已经有了丰富的研究制造经验,但为了适应小堆设计要求,需要在原有技术基础上对相关部件进行改进。这一系列的变化,却使加工难度陡然上升——焊缝间距变窄、焊接操作空间受限、焊接操作难度增加、焊接质量控制更为困难、装配焊接变形尺寸控制难度增大。要把排列紧致的蒸汽发生管按一定原则焊接在一起并符合技术要求,这对整个研发团队技术能力是一次全面的史无前例的挑战和考验。

  一剂有力的“强心剂”

  蒸汽发生器结构紧凑复杂,由一个个精巧的零部件组焊而成。蒸汽发生管对接焊工序是整个蒸汽发生器制造过程中的首道工序。要把两个对接接头焊在一起看起来似乎很简单,然而由于对接接头直径小但壁厚,焊缝内外成型控制及气孔缺陷控制成为了技术攻关难点。质量设计要求近乎“零缺陷”,焊接工艺难度加大。

  为保证蒸汽发生器制造有一个良好开端,对接焊工序全体成员集中开展了技术攻关。在实验车间,经常可以看到,虽已到下班时间,但技术人员完全没有要走的意思,而这已是他们连续多日加班了,且每天都是半夜才拖着疲惫的身体回家。在1个月的有限时间内,他们要连续开展数十项焊接工艺实验,有时为了得到一个最优的焊接方案,需要尝试多种焊接工艺组合。

  功夫不负有心人!在大家的努力下,“单面焊双面成型控制技术” “焊材除氢处理”“电弧电压控制”“对接接头坡口型式设计”等一系列对接焊中的技术难点相继解决,为蒸汽发生器制造提供了一剂有力的“强心剂”。

  “秀外慧中”的椭圆焊缝

  论难度,椭圆焊缝绝对算得上蒸汽发生器制造中的重要一项。不仅因为它本身技术上的难度高、缺陷多发,更因为它的操作难度大。小堆研制线上有一句话:能焊椭圆的人就能横扫研制线的自动焊。

  与超高难度并存的,是椭圆工序攻关的紧迫性。作为处于小堆蒸汽发生器研制最前端的工序,能否在最短时间内实现高难度椭圆焊缝的焊接技术攻关和高水平操作人员的培训,成为了小堆研制线能否按时开锣的关键。

  从一开始,椭圆焊队伍的上上下下就深知自己肩上的担子有多重。研制线刚刚建成,在其他工序还在整理场地打扫卫生的时候,椭圆人已经投身于艰苦的实验攻关中了。

  很难想象在后勤保障条件不足的情况下,这一群年轻人是怎么玩命地啃下了椭圆这个难啃的骨头。工序负责人芦丽莉新婚不久,在短暂而又漫长的三个月里,无论白天夜晚、周末假日,责任感让她逼着自己只能前进不能退缩:在焊接工位上做实验、校核参数,或者在射线探伤室听检验人员的分析,又或者在金相显微镜下观察样品;每每下班走出车间,手表上显示已过午夜12点,抬头看到的是挂满星星的深蓝夜空;每每晚上在工作时接到家人催促的电话,总是安慰说“大家就快成功了,明天就不会加班了”。可她从没和任何人说,她因为不能按时吃饭已经患了慢性胃病,午夜回家有一段没路灯的路总让她胆战心惊。丈夫为这个毫不顾惜自己的妻子好几次“发了火”。

  终于,在焊接了上百条焊缝、磨了无数金相样品、消耗了无数烫伤膏和创可贴之后,“秀外慧中”的椭圆焊缝源源不断地从椭圆人手中诞生了。小堆研制线第一声胜利的号角就这样在他们心中吹响。

  操作培训=“看场影片”

  总装是蒸汽发生器制造的最终阶段也是关键性阶段,所有前端生产的零部件在此组装集合,其具有零部件数量多、结构复杂、精度要求高、焊接难度大、工序环节多等特点。总装技术的好坏将直接决定产品的最终制造质量和产品性能,不仅直接影响蒸汽发生器的制造精度,而且也直接影响组件的装配效率。

  为提升装配效率,科研人员采用先进的设计理念,一套装置通过更换不同的部件,实现不同的装配需求,既大大节约了成本,同时也提升了装配效率。为了验证蒸汽发生器总装工艺的合理性和整台组装焊接工装功能结构的正确性,他们还引入了当下热门的虚拟装配技术,通过虚拟装配工艺流程设计,制定了虚拟装配工艺实施方案,完成了部件的动态装配仿真,实现了蒸汽发生器台组装焊接工装的设计和使用验证,优化了蒸汽发生器台的总装工艺,得出蒸汽发生器和台组装焊接工装的全套3D模型,制定了优化后的关键组件的组装操作规程,生成可用于现场引导和工人培训的蒸汽发生器总装动态视频文件,使操作人员培训变为“看场影片”,实际操作变为“重播”。(编辑系中国核动力研究设计院曹庆廷)

  幕后花絮

  “娘子军”

  对接焊工序共8人,其中工序负责人宋怡漾以及3名外聘女职工组成的“娘子军”,是生产线上一道亮丽的风景线。在蒸汽发生器制造过程中,她们坚强、勇敢,巾帼不让须眉,已记不清有多少个节假日没有陪自己的孩子、爱人和亲人;记不清有多少次已是深夜才拖着疲惫的身躯回到家中;也记不清经过自己的双手焊接了多少件试验件、在短短几个月的时间里编写了多少份报告。“娘子军”身先士卒,也带动了整个团队的生产热情。近两年中,对接焊工序克服了工期短、任务重、人员少等不利因素,累计焊接焊缝数万余条,焊缝合格率达99%,为产品的顺利完工作出了不可磨灭的贡献。

  “奶爸”

  组焊车间很多工序负责人都是近几年刚从学校毕业的年轻人,他们在工作中快速成长、独挡一面的同时,在生活中也经历着家庭角色的转变。项目开展以来,组焊车间陆续有6人“荣升”成为“奶爸”。在科研生产中,他们积极上进、努力钻研、全心投入,承担了多项工序的生产任务。而在生活中,很多次上班时孩子还在睡觉、加完班回家时孩子已进入梦乡,很多次孩子生病却抽不开身带孩子去医院……但是他们没有怨言,因为他们每个人心中,不仅有自己的“小家”,更有蒸汽发生器研制这个“大家”。

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