液氮低温冷冻装配应用技术实践及研究

周振虎

摘 要： 当前，在我国的1000MW级核岛部分关键主设备反应堆压力容器还没有形成先进的制造成效，所以有关的顶盖控制棒驱动机构套管以及1000MW核电站反应堆压力容器（RPV）下部仪表管也就是TI管装配方面还属于新的领域。由于拥有非常大的研究难度，而且对于装配的精度要求极高，因此必须要实施特殊性的装配形式，确保顶盖控制棒驱动机构套管装配可以满足要求标准。本文采取实际案例的方式，介绍我公司已经制造的项目，即对于1000MW核电站反应堆压力容器的顶盖控制棒驱动机构套管装配以及RPV下部仪表管装配，所应用到的液氮低温冷冻装配相关技术进行探究。

关键词： 液氮低温冷冻；反應堆压力容器；装配应用技术；实践情况

我公司项目1000MW核岛主设备反应堆压力容器采取国外先进的1000MW压水堆技术手段，经国产化制造的方式，融合其他先进技术最终而成。在反应堆冷却剂系统中，反应堆压力容器属于关键的构成部分，同控制棒驱动机构、堆内构件以及堆芯等，组建起压水堆主体。我公司对于控制棒驱动机构套管（CRDM）的液氮低温冷冻装配制造技术进行科学的改造以及优化，成功实现有关装配工作。

一、制造技术的内容概况

通过制定出科学的产品工艺制造方案，落实有关产品制造内容，其中探究控制棒驱动机构套管的装配技术是重要的研究内容。主要技术的内容一共实现两大方面的内容，其一就是阶段性指标，其二为最终的指标。前者实现的内容为，平稳展开反应堆压力容器顶盖控制棒驱动机构套管的装配，能够切实的符合设计图纸中相关的规定标准；后者为达到全部制造的目标，一方面满足设计图纸要求标准，另一方面对我国此项产品空白状态进行有效的填补。

二、制造技术的要求分析

（一）主要技术的方法原理情况

首先，基本的概念。主要的概念包括过盈配合、液氮低温冷冻。其中，过盈配合即为存在过盈量的配合，而且孔公差带低于轴公差带。过盈配合主要是进行连接以及固定孔和轴，避免双方产生相对运动问题；液氮低温冷冻就是经液氮的低沸点特点，在液氮内进行放置工件并实施冷冻，依照冷冻后工件的材料性能，伴随改变温度状态实施收缩其尺寸。

其次，过盈配合零件的装配方法为：主要涉及到三种举措，即压装、热装、冷装。怎样科学的选用装配方式，主要是依照现场的实际条件情况、遵循配合特性情况实施。第一，压装是于常温状态中，把过盈量配合的零件进行到装配位。实施正式的装配工作之前，需要彻底的清洗干净配合面，同时处理掉毛刺，涂适当的润滑剂；第二，冷装是在包容件不容易加热的情况下，实施液氨或者液氮等冷却剂，冷却包容件为相应的温度之后，推动减小外径，而且跟包容件形成间隙在相应部位展开装配；第三，热装即为均匀的加热包容件，采取焦炭、木炭等进行加热，使得增加直径，在同包容件之间形成间隙之后实施进一步的装配。

最后，顶盖控制棒驱动机构套管过盈配合装配方式中，因顶盖控制棒驱动机构套管同需要装配孔的配合是一种过盈配合的形式，所以依照相应的结构特征等因素，是不适合加热的。因此，应用到液氮低温冷冻装配模式展开装配操作。

（二）制造关键技术分析

控制棒套管在反应堆压力容器上属于关键的工艺元件构成，类型包括“X”型、“Y′”型、“Y′′”型、“Z”型，过盈量为（0.09±0.01）mm。实施装配之前，需要严格的掌握各孔尺寸，同时进行编号，依照各孔实际尺寸相应的配置控制棒套管。而且装配过程中，需要确保控制棒套管上端部位于相同的平面部位，提升精确度。并且要严格的遵循图纸要求标准，使得全部的装配环节可以准确而且迅速，保障具备良好的清洁效果。控制棒套管装配时需要的设备和工装涉及到1T悬臂吊、控制棒套管接管调节装置、控制棒套管装焊保护裙座、控制棒套管装配操作平台以及液氮冷冻装置等。操作控制棒套管装配的主要方式就是：对CRDM管装配工位进行布置，并且严密的检查；对各CRDM管相应支撑高度进行科学的计算；于管装配平台进行CRDM管调节装置的配置；冷冻CRDM管；实施装配CRDM管以及进行仔细的检查。

另外，冷冻操作的具体方式为：依照已经放置好的CRDM管装配，对CRDM管编号展开科学的调整，并且冷却有关CRDM管，在液氮箱内的冷却时间设置为40分钟左右，能够同时进行应用3个冷冻箱。控制好冷冻的温度，是在零下196℃，而且实施液氮浸泡的举措。在整个操作期间，需要佩戴防冻手套以及眼镜、口罩等。

三、制造技术的创新

首先，在设计液氮冷冻装置和应用方案方面上。装置的构成部分涉及到液氮瓶、液氮引导装置、液氮瓶支座以及超低温深冷箱和控制系统几项。其中，液氮瓶实施的是不锈钢自增压式，控制每天的蒸发量在2%以下；液氮引导装置中，是应用了超级真空绝热结构，安全可靠性更高；液氮深冷箱的内壁以及外壁材料均是不锈钢材质，存在起吊吊耳，深冷箱液氮注入的方式为多点喷射举措，综合各项可以良好的符合CRDM管各种冷冻长度需求标准；在控制系统内，是采取独立的控制箱，涉及到三路温度和液面自动控制单元，能够对历史资料及时的查询以及打印。

其次，在CRDM管装配方案方面。经CRDM管装配的相关操作流程，全部的操作和有关工装以及工具、设备的应用，可以使得CRDM管装配之后，达到制造图纸的要求标准，而且将精准度明显的提升。

四、研究成果探究

经落实此种液氮低温冷冻装配方案以后，可以良好的保障装配控制棒驱动机构套管平稳的实施，生产各种高质量的产品，并且符合设计要求标准。这一方案，也为推动反应堆压力容器制造工作的顺利实施，创造重要的前提基础，可以实现阶段性以及最终的目标。另外，对于未来的项目制造而言，这种装配方案也提供了众多的有价值参考，使得相应的技术工作人员于项目实施期间积累经验，得到更好的锻炼，掌握更多的先进技术，造就大批的生产一线工作人员。车间的设备以及工装顺利的经历磨合时期，步入正常的工作环境中，因此为日后的同种类型产品的制造，提出更好的指导。

结语：通过进行应用以及改善液氮低温冷冻装配技术，能够为未来的相关项目产品装配工作，提出科学的借鉴和指导。依照成熟的制造工艺技术，实现高效高质的完成工作，在减少制造周期的基础上保障产品可以具有较高的质量水平。因此，经研究这一1000MW级核电站主设备反应堆压力容器关键制造技术，可以实现全面国产化的目标，通过大力的推广及实践，获得更多的社会效益。

参考文献

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