淺析核電廠電氣貫穿件的裝配工藝

摘 要：低壓電氣貫穿件（以下簡稱電氣貫穿件）是核電站建設所必須的重要核級設備之一，它的整機密封及電氣性能要求高、制造質量直接關系到核安全，而確保制造質量的關鍵環節之一就是裝配。文章對電氣貫穿件的裝配難點進行分析后，設計出了總成裝配工藝。用該工藝指導工藝樣件和密封性能試驗件裝配后，通過對比試驗和分析，得出了裝配環節影響總成密封的關鍵因素，并針對這些因素對原裝配工藝進行了優化和固化。實踐證明，用該裝配工藝裝出的產品，合格率和生產效率都比較高，可以為類似產品的裝配提供經驗借鑒。

關鍵詞：電氣貫穿件；裝配工藝；國產化

1 前言

電氣貫穿件是安裝在壓水堆核電廠安全殼上用于電纜穿越安全殼的專用電氣設備，作為安全殼的一部分，構成反應堆第三道安全屏障。在正常和各種事故狀態下（包括地震和失水事故）維持反應堆安全殼的完整性和電氣連續性，防止放射性物質外泄，它對反應堆的安全運行是至關重要的。

國內沒有研制出電氣貫穿件以前，該設備都是靠花費高昂的成本從國外進口的。隨著國家核電事業的發展，帶來了核電設備供貨市場的蓬勃發展。近十年來，在國家大力倡導核電設備國產化的政策指引下，國內科研院所和商家為了搶占核電市場，都積極投入核電設備的研發。通過努力，國內已成功實現了電氣貫穿件的研制，并實現了批量供貨，從而打破了國外壟斷市場的格局。

電氣貫穿件國產化的關鍵工藝有絕緣導體包覆工藝、密封模塊注塑成型工藝、低壓導體組件連續均衡擠壓成型工藝、中壓導體熱縮成型工藝、筒體組件組焊和總成裝配。這些工藝都與整機密封性能相關，是決定國產化成敗的關鍵，本文只分析探討影響整機密封的最后環節——裝配工藝。

2 裝配結構和要求

電氣貫穿件主要由筒體組件、壓力監測組件、導體組件及其密封卡套組、接線箱以及緊固件等組成，它們之間均為可拆卸式連接。由筒體組件、導體組件和壓力監測組件所建立的密閉性空間形成貫穿件自身的氣腔，筒體組件上的焊接法蘭在現場焊在安全殼預埋套管上，焊縫通過無損檢測控制焊接質量。貫穿件自身氣腔內充250kPa工作壓力，該壓力高于安全殼內壓力，從而實現安全殼的密封。

3 裝配難點分析

3.1 為了節約成本，筒體組件的制造選擇的是將兩端板精加工完成后，再焊接的工藝路線，該工藝路線造成焊接變形是不可避免的。為了能在裝配時消除焊接變形對密封的影響，在密封結構設計上只能加大導體組件與端板孔道的間隙，并減端導體組件導向段的長度，這就增加了裝配難度。

3.2 密封卡套變形后不能恢復，當力矩增大到一定值后，再增加可能使密封效果反而下降，這就要求試驗給出銅卡套變形實現密封的臨界力矩值。

3.3 由于不可避免的焊接變形，很難保證壓緊螺母在預緊、擰緊過程中，同一根導體組件兩端銅卡套始終處于端板孔道的中心，使銅卡套的壓縮變形均勻。

4 裝配工藝設計

裝配工藝中最為關鍵的設計有裝配定位工裝設計和密封卡套的裝配。

4.1 裝配定位工裝設計

4.2 密封卡套的裝配

5 試驗

5.1 工藝樣件試驗

按以上設計的工藝裝配出了工藝樣件，經整機密封性能試驗，發現漏率超標。通過對工藝樣件的裝配過程進行分析后，得出裝配前所有密封面的處理、高真空潤滑脂的涂抹及裝配擰緊順序不合理是裝配環節影響整機密封性能的關鍵因素。因此，又對裝配工藝進行了優化。

5.2 密封性能試驗件試驗

為了驗證優化后工藝的可行性和產品的密封性能，又用優化后的裝配工藝裝配出了密封性能試驗件。裝配時，為了排除焊接變形、導體組件保護套管密封面表面質量等因素對密封性能的影響，并盡可能提高密封性能，分別進行了表1所列項目的裝配對比試驗，得出的主要整機密封性能試驗結果表如表2。

通過工藝樣件和密封性能試驗件的試制和驗證，形成了裝配的定型工藝。

6 結束語

該裝配工藝已指導10個核電機組的電氣貫穿件裝配。實踐證明，用該裝配工藝裝出的產品，合格率和生產效率都比較高，并可以為類似產品的裝配提供經驗借鑒。

參考文獻

[1]劉曉等.研究堆低壓電氣貫穿件的密封性能[J].原子能科學技術，2011，45（1）.

[2]羅志遠，王廣金，周斌.研究堆低壓電氣貫穿件導體組件的研制[J].核動力工程，2007，2008（2）：73-76.

[3]楊叔子.機械加工工藝師手冊[M].北京.機械工業出版社，1999.

作者簡介：祝利國（1978-），男，四川眉山人，本科，工學學士學位，中國核動力研究設計院設備制造廠，工程師，主要研究方向為核級機械設備設計和制造工藝研究。