三門核電半速汽輪發電機氫油水系統的加工制造工藝

索春英，祁明祿

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三門核電半速汽輪發電機氫油水系統的加工制造工藝

索春英，祁明祿

（哈爾濱電機廠有限責任公司，哈爾濱 150040）

本文論述了三門核電半速汽輪發電機氫油水系統的加工制造工藝。介紹了核電產品與非核電產品的不同點以及在制造過程中的工藝路線、工藝方法、質量控制方案的確定，解決加工制造過程中遇到的難點問題，細化了核電生產過程的控制，并滿足核電產品的要求。

核電；氫油水；半速；汽輪發電機；工藝

0 前言

核電是近幾十年發展起來的一種新型能源，由于其耗費材料少、投資見效快、成本低，因而發展很快。發展我國核電的根本出路在于國產化，其中國產化的關鍵在于自主加工制造。

在轉化AP1000核電技術的過程中，從材料采購、產品設計、工藝方案、加工制造、質量控制到管理流程等各方面，均制定了核電專用制度。在制造期間，發現并解決了眾多問題，其中包括系統分裝和總裝中的大量焊接難題，經反復試驗，制定了成熟的工藝改進方案，初步進行的總裝性能試驗結果顯示，各項技術參數指標全部達到圖紙要求。

密封油系統用于防止汽輪發電機內的氫氣溢出，同時防止空氣及濕氣進入到發電機內部；供油壓力高于發電機內部氣體壓力一個定值，連續監測發電機氫油壓差并發出報警信號。發電機氫氣和二氧化碳控制系統在發電機沖氫及補氫的過程中，保證使用二氧化碳作為中間置換介質時整個機組的安全性，維持發電機內部的氫氣壓力額定值，便于運行人員即時監測發電機運行狀態下的氣體壓力及純度；定子冷卻水系統應用于冷卻大型汽輪發電機定子線圈，本系統及其部件和報警裝置能夠保證發電機的安全運行，內部加壓防止氫氣形成氣體混合物。

根據三菱電機的設計要求，結合我國加工制造業的實際生產狀況，按照核電標準的要求，依據核文化的精神，根據實踐經驗，制定出可行的核電輔機產品加工制造方案。

1 核電氫油水系統的工藝要點及質量控制

三門核電汽輪發電機氫油水系統是采用AP1000技術，簡單地說，要將管件、法蘭和閥門等工件焊接在一起，組成分裝配，再由不銹鋼螺栓、螺母科學合理地將近百個分裝配組合在一起，形成安全可靠、方便操作、靈敏度高的控制系統。

1.1 工藝要點

為保證三門核電氫油水系統在各個環節的高質量，首先從工藝技術角度，分析了產品的設計圖紙，并實行了工藝會簽制度。在相關部門的配合下，對其質量計劃進行工藝評審，明確了產品的工藝流程（見圖1），便于檢查、監督生產過程。

1.2 質量控制

在產品加工制造過程中，任何零部件的轉序卡，都清晰地記錄了操作者、操作時間、質檢員、檢查信息等內容，使所用零部件從材料來源、加工制造到包裝發貨的所有環節都具有可追溯性。做到“凡事有人負責，凡事有人監督、凡事有章可循，凡事有據可查。”嚴格遵照核電質保體系，保證氫油水產品中所有零部件的質量。

圖1 三門核電氫油水產品的工藝流程圖

2 核電氫油水系統的工藝方法

首臺核電汽輪發電機氫油水系統的結構由三菱電機設計，產品的結構比非核電產品復雜，精度要求高，哈電集團負責加工制造，由于三菱電機與哈電的工藝方法、工藝流程及管理方式均有差異，所以給產品的加工制造方面帶來很多麻煩。

2.1 工藝流程的改進

非核電管件的加工流程1：金工工段投圖給材料組→鋸床下料→檢查員檢查→車床加工管件坡口→檢查員檢查、開合格證→庫房保管→裝配工段領料、裝焊；

核電產品的加工流程2：材料組根據零件表的材料總量提交給裝配工段，由裝配工段下料、加工坡口、裝焊。

根據上述流程的比較，很明顯地看出，流程1涉及的部門多，程序繁瑣，浪費了大量的人力。經反復的試驗，加工刀具、夾具等工具，以實現流程2的工藝流程。流程2簡單明了，節省人力、物力，大大地提高了工作效率，縮短生產周期，減少了廢品率的產生，滿足核電生產要求。

2.2 零部件的追溯實現

為加強核電產品質量管理，使核電產品在生產全過程中得到有效的追溯。考慮到此產品的焊接部件很多，分裝配的結構樣式多種多樣、大小不一，特使用專門設備在金屬材料上“雕刻”標識。使用核電專用激光打標機在法蘭端面作永久標識（見圖2），再將標識法蘭與管件焊接成分裝配，致使氫油水系統的所有分裝配均有標識，任意管路通過查找其編號的零件表、工序工時表、轉序卡、焊接施工記錄卡等信息，便能清晰地了解到工件從設計到出廠發貨的所用過程資料，滿足核電質保體系的要求。

圖2 標識法蘭

2.3 管路的焊接

非核電產品的法蘭凸臺作為密封面（見圖3），核電產品的整個法蘭平面均作為密封面（見圖4），如下列對比圖，在與管路焊接后，整個法蘭平面的平面度要求在0.50mm以內，這給焊接工作帶來很大困難，直徑越大的法蘭，平面度變形量越難控制。

圖3 非核電密封方式

圖4 核電密封方式

嚴格控制焊接變形量是產品實現的重點。經反復試驗，采用工具上、下壓板的焊接方式（見圖5）將工件固定夾緊，按對稱順序進行焊接，可以將外徑300mm的法蘭的平面度變形量控制在0.30mm以內，均已滿足核電要求，如圖5所示，用刀口尺測量法蘭的平面度。

通過反復的焊接試驗，驗證此焊接方法的可行性，并編制成工藝文件，以指導、監督、規范生產制造過程，還為今后氫油水產品的工藝準備、工藝服務、工藝培訓的標準化、系統化、規范化樹立了典范[1]。

圖5 焊接工具圖

圖6 法蘭平面度的測量

2.4 裝配原則

管路裝配過程中要遵循從下到上、從主體到分支的原則；管路聯接件要用水平尺、直角尺進行找正、點焊，再將焊接工件移到焊接平臺進行滿焊，在焊接過程中要注意焊接變形量的控制，以保證分裝配的圖紙尺寸要求；保證管路之間橫平豎直，一步一步地進行；管路懸空過長部位尤其各種閥體等大部件處懸空時，要隨時增加支撐、支架牢固。

2.5 緊固件的把合

螺紋連接是機械連接中最常用、最簡單、最有效的連接形式之一。在核電產品中使用不銹鋼緊固件，代替了非核電產品中的碳鋼緊固件。由于不銹鋼材料具有延展性，與碳鋼有本質的差別，在使用前保證螺紋表面清潔，并在表面涂潤滑劑（如黃油、40號機油）。使用力矩扳手，垂直于螺紋的軸線進行旋合。避免高溫狀態下使用，使用時不要快速旋轉，避免溫度急速上升而導致鎖死（如使用電動扳手等），以避免使用不當導致螺栓與螺母配合后無法旋開，“鎖死”現象的發生。

3 結論

通過三門1號機組氫油水產品加工制造工藝的摸索、改進和完善，制定的工藝方案、工藝路線、工藝文件不僅可以指導一線操作者加工制造，也是生產管理、檢驗人員在生產過程中監督、檢查的通用標準，也是確保產品保證質量、按期完成的重要保障[2]，為后續的核電項目的順利生產打下堅實的基礎。

[1] 高松, 劉湘玲. 嶺澳二期核電發電機氫油水控制設備制造工藝[J]. 東方電機, 2009(6).

[2] 王泰瑯. 600MW汽輪發電機氫油水設備制造工藝[J]. 東方電機, 1998(2).

Manufacturing Technology of Hydrogen-oil-water System in Sanmen Nuclear Half-speed Turbine Generator

SUO Chunying, QI Minglu

(Harbin Electric Machinery Co., Ltd., Harbin 150040, China)

This paper discusses the manufacturingtechnology of hydrogen-oil-water system in Sanmen nuclearhalf-speedturbine generator, introducing the difference between nuclear with non-nuclear product and the determination of technological process, technological method and quality control project, and solvedifficult problemsinthemanufacturingprocess, refining nuclear powerproduct controlprocessandmeetingtherequirementsofthenuclear power products.

nuclear power; hydrogen-oil-water; half-speed; turbine generator; technology

TM311

A

1000-3983(2014)05-0055-03

2013-10-26

索春英（1980－），畢業于哈爾濱理工大學機械設計制造及其自動化專業，從事產品工藝工作，工程師。

審稿人：孫俊波