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上海电气实现堆焊双齿钩爪自主化

日期:2016-09-21    来源:中国能源报

国际电力网

2016
09/21
10:08
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关键词: 上海电气 核电技术 华龙一号

钩爪是控制棒驱动机构的关键部件,上、下两组,每组3个、呈120°均匀分布,在磁力提升型控制棒驱动机构中,通过线圈及磁极产生的磁力带动钩爪运动,两组钩爪抱合中心的驱动杆组件,通过钩爪齿与驱动杆外圆的环槽交替啮合,实现驱动杆及控制棒的上下运动,以完成反应堆的启停、功率调节。

随着核电项目稳步推进,尤其是“华龙一号”加速建设,钩爪的自主化势在必行。在上海电气一机床公司产品技术总监戚丹鸿团队的努力下,“华龙一号”堆焊双齿钩爪制造完成,各项指标满足要求,预计今年底前将通过寿命验证试验。

“‘华龙一号’控制棒驱动机构设计寿命增加至60年,对机构中的运动磨损零件提出了更高的要求,几经考量设计选用堆焊双齿钩爪结构,即钩爪耐磨部位采取堆焊钴基合金工艺。”一机床公司工艺部副部长米大为告诉记者。

在堆焊双齿钩爪实现自主化之前,国外主要使用钴基合金整体铸造双齿钩爪,为了减少退役处理较难的钴材料使用量,研制堆焊双齿钩爪具有一定的先进性和经济安全性。“围绕‘华龙一号’项目,我们重点进行了堆焊双齿钩爪的研制,通过工艺研究、结构设计,反复试验,目前已掌握了堆焊双齿钩爪制造的工艺精髓。”戚丹鸿说。

事实上,堆焊双齿钩爪的自主化突破面临诸多技术挑战。第一是小孔堆焊技术,由于小孔堆焊前孔的直径仅为φ14毫米、深度30毫米,在焊接过程中,堆焊层的气孔缺陷很难避免;第二是焊前预热采用手工预热,堆焊层温度梯度较难控制,使钴基合金材料的焊件容易产生裂纹;第三是在堆焊过程中可实现渗碳作用,增加堆焊层耐磨性,因此对焊接速度的控制有较高的要求;第四是由于钩爪3个一组,与驱动杆外圆进行啮合运动中相互磨损,齿间距尺寸公差控制在0.038毫米以内,对钩爪尺寸精度要求极高。

“通过工艺设计、多次试验、参数固化等环节,克服了钩爪制造的各项瓶颈,制造出了完全符合设计要求的‘华龙一号’堆焊双齿钩爪。”戚丹鸿还透露,“目前我们也开展了3D打印双齿钩爪的研究,取得了较大的进展。”

据初步计算,氧乙炔堆焊双齿钩爪的自主化可为控制棒驱动机构制造节省成本约2%;堆焊钩爪制造工艺将在“华龙一号”中得到应用,可推广至三代核电其他堆型及类似耐磨结构的零件上使用。

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