核反应堆压力容器CRDM管座冷装质量控制

新能源建设

核反应堆压力容器CRDM管座冷装质量控制成功（太原重工股份有限公司，山西太原030024）

摘要：反应堆压力容器顶盖上布置控制棒驱动机构（CRDM）管座。控制棒驱动机构通过在CRDM管座中的上下运

动，实现反应堆启动、调节功率和快速停堆功能。对CRDM管座冷装质量进行控制，关系到反应堆压力容器的安全和稳定运行。从反应堆压力容器顶盖结构、冷装方案、准备和冷装程序几个方面入手，论述保证CRDM管座冷装质量的方法，以期为日后相关工作的顺利进行提供参考。

关键词：核反应堆压力容器；CRDM管座冷装；质量控制中图分类号：TL351+.6文献标识码：A文章编号：2095-0802-(2019)10-0059-04

QualityControlofCRDMPipeHolderColdInstallingofNuclearReactorPressureVessels(TaiyuanHeavyIndustryCo.,Ltd.,Taiyuan030024,Shanxi,China)

Abstract:Acontrolroddrivemechanism(CRDM)headerisplacedonthetopofthereactorpressurevessel.TheCRDMachievesreactorstart-up,powerregulation,andquickshutdownbymovingupanddownintheCRDMheader.ControllingthecoldinstallingqualityoftheCRDMheaderisrelatedtothesafeandstableoperationofthereactorpressurevessels.Startingfromtheaspectsoftopcoverstructure,coldinstallingscheme,preparationandcoldinstallingproceduresofreactorpressurevessels,thispaperdiscussedthemethodofensuringthequalityofCRDMpipeholdercoldinstallinginordertoprovidereferenceforthesmoothprogressofrelatedworkinthefuture.

Keywords:nuclearreactorpressurevessel;CRDMpipeholdercoldinstalling;qualitycontrol

CHENGGong

0引言

在压水堆核电站中，反应堆压力容器是核岛主设备的核心，它是一回路设备服役期间唯一不可更换的设备，对核电厂的安全、可靠、长期运行具有决定性作用，是核电厂安全防御系统的重要组成部分。反应堆压力容器具有服役时间长、工况恶劣、设备质量大、尺寸精度高、制造工期长、制造难度大等多种特点，因此，技术条件要求极其严格，也是政府核安全部门、业主关注的焦点，关系到核电厂的安全和稳定运行。反应堆压力容器顶盖上布置控制棒驱动机构（CRDM）管座。控制棒驱动机构通过在CRDM管座中上下运动，实现反应堆启动、调节功率和快速停堆功能。CRDM管座与顶盖通过过盈配合进行连接，使其装配后具有一定的密封作用，可防止焊接时由于焊接收缩变形造成CRDM管座产生轴向移位进而影响定位精度。椎94mmH6/r5，装配过盈量为0.02耀0.08mm。所有CRDM管座过盈配合段长度均为150mm，过盈段上端距密封面为911mm，具体结构如图1所示。3冷装方案

1CRDM管座冷装质量控制的目的

为了保证CRDM管座冷装的顺利进行，且各项尺寸满足图纸要求，需要对冷装过程加以控制。2顶盖组件结构

顶盖组件密封面B是CRDM管座冷装的定位基准。CRDM管座上端面距顶盖密封面(1610依1)mm；CRDM管座与顶盖为基孔制过盈装配，配合尺寸为收稿日期：2019-09-23

作者简介：成功，1973年生，男，辽宁兴城人，1996年毕业于大连铁道学院铸造专业，工程师。

在实际工作中，选用冷装配的工艺方案进行装配。冷却介质为化学性能相对稳定的液氮，冷却温度可达-197℃。CRDM管座的加工需采取配对加工工艺，以保证每个CRDM管座冷装过盈量。按照图纸的要求，先加工顶盖管孔，实测每个管孔内径并编号记录，如表1所示。CRDM管座加工时配合段外径留磨量，依据顶盖管孔实测数据，分别用外圆磨加工每个CRDM管座配合段外径，直至过盈量满足要求。CRDM管座冷装时，要严格按照工艺要求时间进行。为了保证CRDM管座能够顺利插入顶盖，需浸入液氮中冷却，冷却时间一般不低于30min。CRDM管座冷装后，随着温度的回升，其长度回弹至常温自由状态时的尺寸。由于所有过盈配合段长度均相同，顶盖上方CRDM管座露出的高度也相同，因此，所有CRDM管座轴向回弹量相同。由此可知，确定CRDM管座上端露出部分的回弹量是保证冷装成功的关键。通过理论计算和CRDM管座冷却与还原试验，可确定冷装参数，以此作为后期产品冷装时制订装配工艺的依据。3.1冷装工艺流程CRDM管座冷装工艺流程如图2所示。·59·

2019年第10期2019年10月

最外侧孔详图

图1顶盖组件

表1CRDM管座

序号12…2425顶盖管孔内径/mm

顶盖管孔加工尺寸记录表

CRDM管座配合外径/mm过盈量/mm备注

3.2冷装参数根据材料线膨胀系数计算CRDM管座的线膨胀量，确定反应堆压力容器CRDM管座的冷装参数。依据图纸，做1颐1试验件进行冷却试验、回弹试顶盖组件

验。将CRDM管座放入液氮冷却箱中冷却，按表2时间测量CRDM管座的外径和长度，并记录。依据冷却回弹试验，可知修正参数为：CRDM管座冷却时间为30耀40min，冷却后配合段直径收缩量为0.197mm，冷却后长度收缩量为2.157mm。通过理论计算和模拟冷却试验可知，冷装后CRDM管座的轴向最小回弹量为0.785mm，最大回弹量为0.986mm。因此，为了保证CRDM管座上端面距顶盖密封面（1610±1）mm的公差，确定CRDM管座的冷装高度为1609mm。尺寸检查

最终机加工

（25个管孔加工后实测内径并编号记录）

冷装

CRDM管座贯穿件CRDM管座法兰

装配检查

焊接目视检测预加工

尺寸检查无损检测机加工

尺寸检查无损检测镀铬

目视检测

尺寸检查无损检测水压试验

图2CRDM管座冷装工艺流程图

4准备

d)配合检验人员测量外径；e)检查液氮冷却箱液位，及时补充液氮。检验人员的职责是：a)确认冷却时间；b)测量配合段外径是否满足冷装要求。4.1.2对冷装工位的要求冷装工位需配置3名操作人员和1名检验人员。4.1工位及人员4.1.1对冷却工位的要求冷却工位需配置2名操作人员和1名检验人员。操作人员的职责是：a)按编号装入CRDM管座；b)达到冷却时间取出；c)用白布清理配合部位外径；·60·

2019年第10期成功：核反应堆压力容器CRDM管座冷装质量控制2019年10月

操作人员的职责是：a)吊运CRDM管座至顶盖上方；b)引导插入孔内；c)插入后确保止口部位贴紧。检验人员的职责是：a)确认编号对应无误；b)记录冷装时间。表2冷却回弹试验记录表

冷却/min时间管座/mm长度长度收10/mm缩量

管座/mm直径直径/mm收缩量

20304050还原60/min时间管座/mm长度长度回/mm弹量

管座/mm直径直径/mm回弹量

1032030404.2工装4.2.1工辅具量具及其功能a)冷装定位平台固定在顶盖上部，用于管座冷装高度定位。定位平台上表面加工定位止口，与顶盖管孔一一对应，作为冷装时CRDM管座的高度定位基准。b)CRDM管座吊具用于固定和吊运CRDM管座。吊具压盖的下表面在CRDM管座插入顶盖后与冷装定位平台止口面贴合，作为管座的上端面定位基准，如图3所示。吊具由顶部压板、底部压板、丝杆和吊环组成，材质为不锈钢。为了防止冷却时丝杆松动，需要在顶部压板上方增加防松装置。顶部压板平面度不大于0.02mm，底部压板应与CRDM管座下端形状相符，防止挤伤CRDM管座。图3CRDM管座冷装平台及吊具

c)管座液氮冷却箱主要用于管座在液态氮中的冷却，应满足一次同时冷却3根CRDM管座且不能相互碰撞的要求。液氮冷却箱如图4所示。图4液氮冷却箱

d)液态氮罐车的作用是随时给液氮冷却箱补充液氮，以满足液位要求。e)在实际工作中，准备2把外径千分尺，用于检测管座配合段冷却后的尺寸。f)激光跟踪仪用于冷装前测量冷装定位平台的尺寸，冷装后测量CRDM管座的高度。g)计时表用于记录管座的冷却时间。4.2.2对工辅具和量具的要求a)液氮冷却箱强度应满足产品的承载要求，保证同时冷却3根CRDM管座时，上部挡板不发生开裂、破碎等现象；b)钢丝绳应用白布包裹，避免吊装过程中异物落到CRDM管座孔内；c)行车应提前进行检修确认，确保冷装操作期间行车工作正常；d)外径千分尺应检定合格；e)液态氮罐车从CRDM管座正式成组冷装后，必须始终停留在冷装现场，同时，根据冷却箱内液氮液面高度随时补充液氮。4.3复检复检顶盖所有管孔的实际尺寸和CRDM管座配合外径及表面状态，并按编号记录。4.4对操作环境的要求在工作过程中，对操作环境提出的要求是：a)在冷装过程中，冷装工位需全封闭，保证清洁、无尘、无振动等，避免干扰冷装的因素出现；b)对顶盖管孔及外表面、CRDM管座外表面、定位平台上端面及止口、管座冷装吊具进行最终清理；c)吊装用钢丝绳用布包裹，避免有异物落入顶盖孔内；d)操作人员着装干净整洁，佩戴干净的手套、鞋套；e)液氮冷却箱应尽量靠近顶盖，以节省吊运时间；f)冷装过程中，液氮罐车随时补充液氮，以满足液位要求。5

冷装程序

5.1安装工装在顶盖上方安装冷装定位平台并调平找正，利用激光跟踪仪检测每个CRDM管座定位止口平面，其平面度不大于0.02mm，与密封面的平行度不大于0.05mm，到顶盖密封面距离为1609mm。在CRDM管座上安装吊具，顶部压板与CRDM管座上端面紧密贴合。5.2标记为冷装定位平台所有孔编号，为CRDM管座吊具编号，以方便后续冷装操作。·61·

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5.3冷装a)在装配工作台上放置等高方箱，并将顶盖吊运至等高方箱上，如图5所示。图5CRDM管座冷装示意图

c)先冷装1号CRDM管座。CRDM管座从液氮冷却箱中取出后，检查员用外径千分尺对CRDM管座冷装配合部位的外径进行检查并记录，如表4所示，确认满足要求后进行冷装。d)将1号CRDM管座迅速吊运至顶盖上方，确认管孔位置后，快速插入到顶盖管孔内，保证吊具顶部压板与止口平面紧密贴合。e)依次冷装其余各组CRDM管座。5.4注意事项a)参加冷装的操作人员必须戴好干净的手套，冷装工位上的操作人员应穿干净的鞋套，以免异物落入顶盖管孔内；b)CRDM管座浸入冷却箱时，操作人员要远离冷却箱，以防液氮飞溅被灼伤；c)液氮冷却箱应尽量靠近顶盖，以节省吊运时间；d)冷却箱中液氮的液位应根据实际情况不断补充；e)先冷却的管座先安装，后冷却的管座后安装。表4CRDM管座冷装检验记录表

冷却前尺寸冷却后尺寸

冷却时间冷装时间

编号顶盖管孔管座配合过盈管座配合段

（30耀40min）（臆5min）尺寸/mm段外径/mm量/mm外径/mm1…24252b)将CRDM管座按表3进行分组，其冷装顺序应严格按照分组顺序进行。表3CRDM管座冷装顺序表

分组号123CRDM管座编号2、3、4、5、6、78、9、10、11、12、131数量66661备注

4514、15、16、17、18、1920、21、22、23、24、256结语

事实证明，通过对CRDM管座冷装进行质量控制，能够保证CRDM管座冷装的顺利进行，且各项尺寸均满足图纸要求。另外，质控工作的效率明显提高，能够有效预防NCR（不符合项）的产生。中国现有的核电设备制造水平和速度与十年前相比已经明显提高，核电制造将成为中国新的名片。核安全文化“四个凡事”不是空话，其核心是要保证产品质量，更加周密和精细化的质量控制是确保核安全的有效手段。（责任编辑：白

洁）

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电能替代不仅能破解能源瓶颈和环保问题，更能带动相关产业发展、降低电力公司损耗，实现社会与企业效益的双赢。在部分没有天然气的地区及可再生能源电力弃水弃风弃光严重的地区，电锅炉结合相变储能装置供暖技术是一种较好的燃煤锅炉替代解决方式，如末端采用低温地板采暖，也可选用电锅炉和空气源热泵相结合的供暖技术。利用蓄能技术在谷电时间段进行电热蓄热，对电网的电力调峰及降低用户供暖成本都具有较好的价值。参考文献：［1］中国有色金属工业总公司.GB50736—2012民用建筑供暖

通风与空气调节设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2012.

［2］建设部工程质量安全监督与行业发展司.2007全国民用建筑

工程设计技术措施节能专篇暖通空调·动力［M］.北京：中国计划出版社，2007.

（责任编辑：高志凤）

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