核电蒸汽发生器胀接接头质量事故分析及应对措施研究

全深度液压胀接技术是核电机组蒸汽发生器及其他换热器管子-管板接头普遍采用的制造工艺,具有液压胀接压力均匀、管壁减薄均匀、管子和管板的残余应力小、接头质量稳定等优点。液压胀管时需将300兆帕水介质封闭在胀管区域,一旦密封失效,将直接影响接头质量,胀接过程中易出现未胀合缝隙长度过大(欠胀)、过胀、肿胀、漏胀、重复胀接以及造成换热管划痕等质量问题。对国内外蒸汽发生器制造厂出现的典型胀接缺陷归类并进行原因分析,结合工程经验获得良好经验反馈及应对纠正措施,为核电蒸汽发生器管子管板接头胀接工序提供指导。     

“O”形圈液压胀杆受力及断裂分析研究

核电蒸汽发生器管子管板接头普遍采用胀接和焊接结合的连接方法。管子管板的胀接,能够消除换热器管子和管板间的初始间隙,提高管子管板接头耐压、耐高温和抵御载荷波动的能力,降低应力腐蚀和疲劳破坏的风险。本文结合公司某在制项目液压胀时胀杆偶然断裂事故,探讨"O"形圈液压胀杆胀接原理,在反复加载工作环境下,对胀杆胀接时拉伸载荷、弯曲载荷进行理论计算,并对此断裂断口形貌进行金相分析,提出预防此类事故的措施,为后续项目提供经验反馈和借鉴。     

CAP1400蒸汽发生器关键制造技术

根据第三代非能动压水堆(CAP1400)水堆核电蒸汽发生器制造过程中积累的经验并结合其他压水堆型核电蒸汽发生器的制造经验,介绍了CAP1400蒸汽发生器的结构特点,并分别对制造过程中的一些关键制造技术,如管板一次侧镍基堆焊、管板深孔钻、内套筒的装配、管束穿管、液压胀管和水室封头焊接等进行详细的阐述,为后续压水堆型核电蒸汽发生器的制造提供经验参考。     

蒸汽发生器管子管板液压胀接缺陷原因分析及预防措施

针对核电机组蒸汽发生器管子-管板接头的制造过程,介绍了液压胀接原理。对未胀合缝隙长度过大(欠胀)、胀过、漏胀、重复胀接,以及造成换热管划痕等典型胀接事故进行原因分析,结合工程经验提出预防和纠正措施。     

蒸汽发生器管子管板液压胀保压时间数值模拟

第三代AP1000核岛主设备蒸汽发生器管子直径更小、管板厚度更厚、管子排列更密集、管子管板全长度液压胀管难度更大。采用ANSYS软件模拟蒸汽发生器管子与管板液压胀管的方法,着重用瞬态分析方法研究胀管压力和保压时间对接触压应力的影响,从而确定使接触压应力最大的平衡点。     

管子－管板液压胀接管内缺陷的产生机理及防止

全深度液压胀接技术是核电机组蒸汽发生器及其他换热器管子－管板接头普遍采用的制造工艺。液压胀接具有操作简单、胀后变形均匀、壁厚减薄率低、残余应力小等优点,但也会产生管内划伤、胀接长度超差等管内缺陷,薄壁管厚管板胀接时胀接过渡区的管子内部缺陷产生的几率更高。对液压胀接时管子长度缩短量、壁厚减薄率进行了理论计算和测量,对过渡区胀接芯轴和管子受力进行分析,表明过渡区管子内部缺陷是由于管子长度缩短效应及管子受力共同作用产生的,胀接区的划痕缺陷主要是由于芯轴损伤及金属颗粒残留引起的,未胀区胀接长度超差主要是由于芯轴设定失误引起的。通过改进胀接芯轴密封形式和限位止环的设计,证明采用芯轴保护套及非膨胀式的限位止环等工艺措施能够有效避免管内缺陷的发生。     

非能动余热排出热交换器制造阶段胀管区质量检测

非能动余热排出热交换器是AP1000核电技术特有的设计,其管板内传热管胀接工艺应用了定位胀、全长度液压胀和换料水箱二次侧局部机械胀等多种胀接工艺,为保证胀接后传热管形变满足技术要求,应对胀管区胀接情况进行检测评估。基于该检测需求,介绍了非能动余热排出热交换器胀接工艺、胀管评估要求、胀管轮廓涡流检测在检测实际中的应用。     

双管板换热器内管板液压胀接压力的探讨

由于双管板换热器结构的特殊性,内管板的胀接是一个难点,胀接压力的大小直接关系到双管板换热器的可靠性,因此选取合适的胀接压力是关键。运用ANSYS软件对双管板换热器的内管板进行液压胀接模拟,并采用优化设计方法,对胀接压力进行了优化,获得了最佳的液压胀接压力,并通过试验验证了模拟的合理性,为双管板换热器内管板胀接工艺提供参考。     

蒸汽发生器换热管衬管液压胀接工艺研究

核电站蒸汽发生器是将反应堆的热能传递给二回路介质以产生蒸汽的热交换设备,其中的传热管起着保障热通量变换和防泄漏的作用。但是在长期的高温高压与高腐蚀状态下,传热管也更易破损,给核电厂的安全性与经济性带来威胁。通过总结国内外衬管技术的应用并分析各种技术的优缺点,最终以液压胀接工艺为主要试验技术,对Inconel 690合金双管之间的胀管力计算和胀接试验过程进行研究,最终得出最佳液压胀接压力区间。     

EPR 蒸汽发生器制造技术

根据欧洲第三代先进压水堆型（ EPR）核电蒸汽发生器的制造过程中积累的经验,并结合其他压水堆型核电蒸汽发生器的制造经验,介绍了EPR蒸汽发生器的结构特点,并分别对制造过程中的一些关键制造技术,如管板一次侧面堆焊、管板深孔钻、内套筒的装配和水室封头的制造等进行详细阐述,为后续压水堆型核电蒸汽发生器的制造提供经验参考。     

动态效应对管子与管板液压胀接接头接触压力的影响

常见的低碳钢换热管与低合金钢管板胀接为例,采用有限元法进行了管子与管板液压胀接的动态和静态分析,研究了材料应变率等动态效应对胀接接头接触压力的影响。计算结果表明将液压胀管过程简化为静态过程处理,能够节省大量计算时间,而且对结果影响甚微,因此,在换热器管子与管板液压胀接过程中,材料加工的动态效应不显著,将其简化为静态过程是合理的。计算结果为换热器管子与管板液压胀接的理论分析和数值模拟提供了参考。     

新蒸汽换热器制造技术

介绍了新蒸汽换热器的管板制作，管子－管板焊接及胀接，氨检漏试验，局部热处理，表面处理等主要制造技术和相关的技术要求，同时还介绍了新蒸汽换热器特殊的管束组装工艺，对核电设备的国产化有一定的借鉴作用。     

蒸汽发生器换热管与支承板的材料及结构

对核电蒸汽发生器换热管与管子支承板材料、结构及两者匹配合理性进行分析,指出当前蒸汽发生器设计过程中换热管的优选材料及支承板结构。     

核电蒸汽发生器传热管与管板胀接性能分析

蒸汽发生器中传热管与管板接头的泄漏是威胁核安全的主要原因。通过有限元软件ANSYS Workbench模拟了传热管与管板胀接与拉脱的过程,得到了残余接触压力的分布规律以及胀接压力与残余接触压力、拉脱力、壁厚减薄率的关系。并针对传热管的尺寸公差,研究了传热管直径与壁厚对于胀接性能的影响。结果表明:在胀接工艺中,胀接压力选取在260 MPa比较合适,能使核电蒸发器中全部10025根传热管达到较好的胀接质量,同时保证了生产效率和经济性。     

S32205双相钢管与管板胀接工艺参数确定

主要研究了S32205双相不锈钢管与管板胀接工艺,选取液袋液压胀接的方式进行胀接试验,并对胀管率、拉脱力等进行试验计算来验证胀接工艺的可行性,从而确定了最佳胀管压力.     

蒸汽发生器管子管板胀焊结合残余接触应力分析

采用有限元方法模拟蒸汽发生器管子管板的胀焊结合工艺过程,研究不同胀接压力下管子管板残余接触应力的分布情况、焊接温度场对管子管板残余接触应力的影响,以及未胀接区域长度对管子管板胀接区域残余接触应力的影响.分析结果表明,在胀接压力作用下,管子管板两端产生环向应力峰值,环向应力峰值随胀接压力的增大而增大,且管子过渡区域环向应力大于轴向应力.在焊接温度场作用下,靠近焊接区域的管子管板会发生应力松弛现象,应力环消失.随着未胀接区域长度的增大,焊接热影响减弱.当未胀接区域长度大于14 mm时,应力环会再次出现,且数值相对较小.先胀后焊的接头处焊缝区域残余接触应力最大,管桥间残余接触应力最小.对于胀焊结合工艺,需结合实际工作情况,考虑焊接对胀接区域应力松弛的影响.     

核电站蒸汽发生器管板深孔加工制造技术

核电蒸汽发生器管板上孔的数量多,长径比大,极易出现加工质量问题,管板管孔深孔加工是核电站蒸汽发生器的关键制造工序。文中介绍了管孔深孔BTA加工的特点,总结了管孔深孔加工的关键工艺和质量控制方法,能够保证钻孔质量,提高管孔的合格率。     

管板孔开槽液压胀接接头性能的三维有限元分析（一）——管板孔开槽时液压胀接接头处的等效应力及残余接触压力的分布

采用三维弹塑性有限元方法对换热器管板孔开槽的液压胀接接头进行分析,研究了管子和管板材料都具有非线性应变硬化性质时,胀接接头处的等效应力和管子—管板之间接触压力与残余接触压力的分布状况,以及它们随胀接压力大小而变化的规律。     

双相不锈钢管子与管板胀接工艺研究

主要研究双相不锈钢管子与管板胀接工艺,选取液压胀管的方法进行胀接试验,并对胀前和胀后的管子分别进行尺寸检验、点腐蚀试验、金相观察、硬度测量等试验来验证胀接工艺的可行性,从而确定了最佳的胀管压力。     

换热器的液压胀接研究（二）——残余接触压力与摩擦系数

本文采用换热器管板单管模型研究了换热管与其液压胀接后的残余接触压力和静摩擦系数。用弹性卸载法测量了换热管从单管胀接模型中拉出后,模型外表面的周向应变,并由此计算出接触面处的残余接触压力的实验值。同时与作者前期工作中所得出的理论公式进行比较。在上述工作的基础上,根据残余接触压力和拉脱力求出了接触面的静摩擦系数。结果表明,该理论公式可以较为准确地计算换热管与管板液压胀接后的残余接触压力。本文提出了液压胀按时,换热管与管板接触面摩擦系数的测量方法。并对设计时摩擦系数的选取提出了建议。