传热管

蒸汽发生器（SG）的传热管、管板及其密封焊缝是核电站一回路最薄弱的承压边界，决定了核电站安全运行和在役寿命。某核电项目在制SG密封焊阶段因焊接设备故障导致管板熔损（图1），承压边界受到破坏，针对SG管子管板区域复杂的结构以及该问题发生的特殊节点，从根本上解决上述问题成为制约工程建设的关键节点。 管于管板密封焊阶段，SG管板不能进行焊后热处理（热处理将导致管孔和传热管变形、氧化，管板报废等系列风险）。项目组通过反复研究提出了采用在国内重大工程领域应用尚属空白的回火焊道技术，制定了完整的返修方案和评价准则，研制了系列专用焊接及无损检测设备和工装，攻克了多项技术难关，顺利完成产品返修并通过了工厂和核电现场多次试验验证，避免了已穿管和已完成密封焊工序的传热管报废带来的巨大经济损失和工期延期。本技术成果根本上解决了SG管板熔损世界首发性难题，通过国内专家鉴定，技术成果达到了国际先进水平。 项目成果经国家核安全局批准，成功应用于某核电项目SG的返修，揽回直接经济损失超过3400万元，节约工程建设关键路径7个月，实现了回火焊道技术在核电重大装备修复上的国内首次应用，成果还可推广到我国其它重大军用、民用工程，经济效益和社会效益显著。

蒸汽发生器（以下简称 SG）是核岛主回路中最重要的设备之一，其工作状态影响着整个核电站的动态特性，对核电站的安全性、经济性都有重大影响。据压水堆核电站事故统计显示，在 SG 破坏的核电站中，有四分之一的核电站其 SG 破坏的主要原因即是因为传热管的流致振动，造成了巨大的经济损失和负面影响。本项目针对 SG 传热管束在二次侧流体的作用下易发生流致振动导致管道破坏，该破坏难以定量分析和预测的难题，研究了 SG 管束流致振动分析方法，开发了国内首款涵盖非线性分析功能的流致振动分析专用软件 FIVA。通过本软件，实现了对 SG 中暴露于湍流且横向流速很高管子的振动破坏风险进行预测性分析，判断由流动引起的管子振动是否可以接受，以及在寿期内是否会出现疲劳、磨损引起的管子损坏。 本项目根据面向对象思想，以类的形式实现不同功能之间的互相调用，预留了多个接口可实现不同输入文件的读取和导入以及增强了可扩展性。本项目遵循软件工程学的方法，采用多种测试手段确保了测试代码的覆盖率达到 100%，同时经过严格的软件 V&V,确保了计算结果的正确性和有效性及 FIVA 软件的可靠性。本项目依托中广核工程有限公司两项科研课题，研发了具有自主知识产权的专用软件，专利受理 2 项，取得软件著作权 1 项，发表核心期刊论文 4 篇，通过了同行业专家评审，经鉴定整体技术达到国内领先、国际先进水平，对形成国内 SG 自主研发设计能力具有重大意义。FIVA 软件可适用于多种型号和结构（现有的 CPR1000、AP1000、EPR 等堆型）的 SG，在华龙一号项目 SG 的自主设计研发以及阳江、宁德、红沿河等多个项目上有成功应用。同时，可进一步推广应用于核电行业其他工程项目，具有广阔的应用前景。

鉴于SG传热管有定期需要进行标定的要求，但机组设计和设备采购时只提供了1根传热管标定管。山东核电有限公司技术部役检处考虑利用SG传热管存档材料，再制作4根传热管标定管。检查实施期间,安装在涡流检测系统探头推拔器的前端,探头每一次推拔检查时,均会通过标定管，完成一次标定。这种做法将不需要人员实施现场标定，从而提高检查效率，降低人员剂量照射。根据SG制造规格书要求，SG供货商在SG主体供货时，要同时提交传热管的存档材料(不同批次的传热管均需要提交相应的存档材料)，这些存档材料与传热管具有相同的炉批号、组织结构和材料性能，满足制作传热管标定管的要求。海阳核电厂1号机组两台SG传热管存档材料200多根(含弯管段和直管段)，每根存档材料长度约1.5m。制造标定管所需的传热管长度约0.4m。因此，选取了4根直管段传热管存档材料，进行外委加工了4根标定管。剩余的存档材料仍返回公司仓库，不影响后续使用。

为充分掌握蒸汽发生器传热管氦检漏技术，中广核检测技术有限公司依托中国广核集团的大量核电运行机组优势，开发形成具备完全自主知识产权的全套核蒸汽发生器传热管氦检漏设备定量定位检漏方法。