乏燃料貯存格架的試制

楊文峰，武二妮（西安核設備有限公司 陜西 西安 710021）

乏燃料貯存格架的試制

楊文峰，武二妮
（西安核設備有限公司 陜西 西安 710021）

簡要介紹了乏燃料貯存格架實體模型試制過程中的生產準備、材料要求、關鍵零部件的加工、組焊、檢驗以及抽插試驗的過程，為乏燃料貯存格架產品的制造和國產化提供了經驗。

乏燃料貯存格架實體模型；關鍵零部件的加工；組焊；抽插試驗

C-2項目乏燃料貯存格架是貯存從反應堆內取出的經過輻照的乏燃料組件的設備裝置。設備安全等級：NNS，質量等級：QA2，抗震等級：SSE，清潔度等級：B級。2005年，西安核設備有限公司進行了乏燃料貯存格架的試制，試制的結果符合C-2項目乏燃料貯存格架的技術要求。

1 概述

乏燃料貯存格架實體模型是依據C-2項目乏燃料貯存格架相關結構、尺寸和技術要求制作的試驗模型。其主要由型腔組合件、底板、壓緊部件和中子吸收板等部件組成，其外形尺寸為：

3 587 mm×465 mm×465 mm，接口為2×2排列，

格架空腔尺寸為210 mm×210 mm，空腔中心距離250 mm×250 mm，主體材料為0Cr18Ni10Ti，結構簡圖見圖1。

2 設備的試制過程

為了確保乏燃料貯存格架實體模型的制造能夠比較完整地代表實際格架的制造加工關鍵和難點，公司依據圖紙、乏燃料貯存格架規格書及相關標準進行了嚴格的工藝性審圖和制造加工方案的確定，在工藝編制時充分考慮了實體模型與C-2項目乏燃料貯存格架產品要求的一致性，對材料的控制、加工方法、尺寸檢驗、清潔度要求和加工過程中的關鍵點的控制和最終試驗等方面都作了嚴格詳細的分析和安排。

通過認真的研討分析總結認為：（1）格架彎板較薄，長度達3 530 mm，成型尺寸要求較嚴格，因此，壓型及防止焊接變形為制造重點及難點；（2）成型及焊接后尺寸的保證是能否順利通過模擬試驗的關鍵。

圖1 乏燃料貯存格架實體模型結構簡圖Fig. 1 Sketch of the full scale mock-up of spent fuel storage cells

2.1 設備的制造

2.1.1 準備

（1）依據HAF603《民用核承壓設備焊工及焊接培訓、考核和取證管理辦法》，對相關人員進行了嚴格的培訓和考核，并指定成績優異的人員負責本設備的制造。焊接工藝評定按《C-2工程施工焊接工藝評定要求》 的規定進行。

（2）由于該產品的形狀精度要求嚴格，因此必須使用相應的工裝來保證。為了保證設備的總裝精度，根據圖紙和規格書的要求，對組裝平臺表面進行了重新加工，設計制作了專用的壓型胎具、定位（矯形）工裝、組焊工裝、組焊壓板和試驗模擬體等輔助機械。

（3）為了保證制造過程的清潔度要求，對施工場地進行了清潔隔離，并為施工人員配置了相應的清潔保護用具。

2.1.2 材料要求

（1）乏燃料貯存格架實體模型的主體材料0Cr18Ni10Ti有完整的質量證明書，按照要求進行了材料復驗，并按照圖紙和規格書的要求進行了晶間腐蝕試驗，復驗結果滿足GB/T 3280《不銹鋼冷軋鋼板》的規定，晶間腐蝕試驗按照GB 4334.5《不銹鋼硫酸-硫酸銅腐蝕試驗方法》，結果滿足相應要求。

（2）格架的中子吸收板材料在實際應用中采用B-10含硼聚乙烯板，在試制過程中采用聚丙烯板材，降低了試制成本。

2.1.3 關鍵零部件的加工

1）三角導向塊的成型

三角導向塊為板料成型的三角形腔體結構，其長度為2 080 mm，端面與工件軸線的垂直度要求為0.2 mm。在加工過程中采用先下料后加工的方法嚴格控制對角尺寸，成型時利用專用的壓型胎具進行了三次沖壓成型并嚴格控制成型尺寸，最后通過坐標鏜床以工件外輪廓表面為基準對兩端端面進行加工。

2）壓板的加工

壓板為壓緊部件中的關鍵零件，其作用是通過其上四個直齒定位壓緊中子吸收體組件，為保證其外形尺寸和表面質量的要求，采用數控線切割設備對其四個直齒進行加工，確保了加工要求。

3）型腔角鋼的制造

型腔角鋼的長度為（3 530±2）mm，端面與工件輪廓表面垂直度要求為0.5 mm，成型后各面的不平直度允差要求為不大于1.5 mm，兩端面平行度允差要求為不大于1 mm。為了保證工件的結構尺寸要求，首先對展開板料進行預留量下料，然后按照GB/T 1804中的m級精度要求采用單臂刨床對展開板料周邊進行加工，以嚴格控制成型基準尺寸。成型時采用5 m折彎機進行一次成型，然后對成型后的工件進行校正。在整個加工過程中對材料表面進行貼紙保護，并防止工件表面的劃傷。

2.1.4 格架的組焊

格架的組焊過程是保證格架整體結構尺寸的關鍵。為了防止組焊過程中各零件的變形，在組焊時以組焊定位工裝認真仔細地進行定位、找正，采用組焊壓板進行剛性固定，并在施焊過程中采用對稱焊接等相應的反變形措施。焊接應力的消除采用振動實效處理。

2.2 檢驗

按照圖紙和規格書的要求對乏燃料貯存格架實體模型進行檢驗。內腔等尺寸的數據檢測結果合格。工件焊接后的焊縫表面用5倍放大鏡進行目視檢查，無咬邊、焊瘤、飛濺、無裂紋、未熔合和焊穿等缺陷。焊縫表面進行100%液體滲透無損檢測合格，滲透劑采用水劑溶液，氯離子含量不超過0.1 mg/L。

2.3 模擬體抽插試驗

為了驗證乏燃料貯存格架實體模型能否滿足乏燃料貯存格架產品的技術要求，確保C-2項目乏燃料貯存格架產品在正式投產后的工藝性和可靠性，對乏燃料貯存格架實體模型進行了模擬體抽插試驗。試驗步驟如下：

1）編制模擬體抽插試驗試驗大綱〔試驗依據、見證人員（含設計院及業主代表）、試驗步驟及要求、評定標準等〕

2）試驗前準備工作

a.設備的清洗，清潔度B級；

b.試驗現場的清理及安全隔離；

c.試驗儀器設備的準備（專用起吊工具、電子測量計、制備校正底板等）；

d.先固定、找平校正底板，再使乏燃料貯存格架實體模型與底板連接牢靠。

3）抽插試驗過程

a.利用專用的起吊工具（附加電子測量計），將中子吸收體組件勻速緩慢放入實體模型的每個長槽內，重復試驗兩次。試驗過程注意觀測電子測量計的變化，插入過程是否自由、是否有卡阻現象。

b.利用專用的起吊工具（附加電子測量計），將檢驗模擬體勻速緩慢放入210 mm×210 mm的乏燃料貯存格架實體模型的正方形的每個型腔內，重復試驗兩次。試驗過程注意觀測電子測量計的變化，插入過程是否自由、是否有卡阻現象。

4）試驗結果

電子測量計在試驗過程中的變化顯示中子吸收體組件及檢驗模擬體能夠整體自由均勻插入乏燃料貯存格架實體模型的相應位置并無卡阻現象，試驗基本滿足要求。

3 結論

乏燃料貯存格架實體模型的試制成功，說明制造工藝是切實可行的，為乏燃料貯存格架產品的制造和國產化提供了寶貴的經驗。

Trial manufacturing of spent fuel storage cells

YANG Wen-feng，WU Er-ni
( Xi’an Nuclear Equipment Co.，Ltd.，Xi’an of Shaanxi Prov. 710021，China)

The paper briefly introduces the production preparation, material requirement, and fabrication of key parts, welding, inspection and drawing-inserting test process during the trial manufacture of the full scale mock-up of spent fuel storage cells, which provides experience for the manufacture and localization of spent fuel storage cells.

full scale mock-up of spent fuel storage cells；fabrication of key parts；welding；drawing-inserting test

TL93

A

1674-1617(2009)01-0042-03

2008-06-17

楊文峰（1975－），男，陜西西安人，工程師，從事壓力容器的設計、審核、制造及核電設備的制造工作。