据了解,高温气冷堆蒸汽发生器采用螺旋管换热结构,换热效率更高、结构布置更紧凑,设备总高约25米,最大外径约4.5米,总重接近500吨。哈电重装经过十年钻研,先后攻克并掌握了大直径法兰密封面加工技术,大直径马鞍形接管厚壁低合金钢焊接、跑道型大开孔加工,镍基合金管子管板胀接和焊接、低合金耐热钢管子管板胀接和焊接、大直径镍基合金全位置内孔焊接、大厚度镍基合金拼接、换热管对接、厚壁低合金钢窄间隙焊接等30余项关键工艺技术,其中10项技术通过核能行业技术鉴定。

哈电重装在十年制造过程中攻克了30余项关键工艺技术,其中高精密换热管对接焊工艺、镍基合金环缝内孔全位置自动TIG焊接工艺、镍基合金焊接材料和焊接接头高温持久试验和低合金材料管子管板仰焊工艺等18项重大工艺技术均为国内首创,达到国际先进水平。

国之重器,哈电蒸汽。10月31日,哈电集团又一堪称世界工程的“大国重器”闪耀出世,国家科技重大专项、全球首台球床模块式高温气冷堆蒸汽发生器,在国务院国资委、国家科技部、国家能源局、秦皇岛市委市政府、核能行业协会,以及中国华能集团有限公司、中国核工业集团有限公司、清华大学、国核工程有限公司、中广核工程有限公司、江苏银环精密钢管有限公司等各方代表的共同见证下,在哈电集团重型装备有限公司顺利通过验收,即将运往高温气冷堆核电站示范工程华能石岛湾核电站。

4月14日,国家科技重大专项——高温气冷堆核电站示范工程华能石岛湾核电站1#蒸汽发生器在哈电集团重型装备有限公司完成验收,并于4月17日,在相关方的共同见证下交货发运。这是继全球首台球床模块式高温气冷堆蒸汽发生器产成发运后,哈电集团取得的又一成果,标志着哈电集团承制的拥有我国自主知识产权的两台高温气冷堆蒸汽发生器圆满完工。

80后挑起国之重器大梁

据介绍,高温气冷堆蒸汽发生器采用螺旋管换热结构,换热效率更高、结构布置更紧凑,设备总高约25米,最大外径约4.5米,总重接近500吨。哈电重装在十年研制过程中,不断推动技术创新,攻克一项项世界级制造难题,攻克了30余项关键工艺技术,其中高精密换热管对接焊工艺、镍基合金环缝内孔全位置自动TIG焊接工艺等18项重大工艺技术均为国内首创,达到国际先进水平。哈电集团成为国内首个完全掌握第四代核岛主设备蒸汽发生器制造技术的企业。

高温气冷堆蒸汽发生器项目的顺利完工,是我国产学研强强联合促进研发周期长、制造难度大的科技成果市场化的一个成功典范。哈电人肩负起了“承载民族工业希望,彰显中国动力风采”的历史使命,引领着核电重大装备的发展方向。

镍基合金环缝内孔全位置自动TIG焊接工艺是蒸汽发生器关键工艺技术,是制约蒸汽发生器制造的关键焊接难题之一。为实现产品焊接,保证焊缝质量,最大化实现制造技术国产化,哈电重装成立专项攻关组,完善产品组件施工图焊接坡口,开发专用气体保护装置;了解相关镍基材料的焊接特性,经充分论证和多次模拟试验,获得了稳定的焊接工艺;根据产品结构特点,还自主设计和制作了4套专用自动焊接系统,实现镍基合金内孔全位置自动TIG焊接。

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作为第四代核电技术的先进代表堆型,石岛湾200MW高温气冷堆核电站具有固有安全性好、发电效率高、用途广泛、小容量模块化建造等特点,是我国最新设计和开发的第一座具有完全自主知识产权、具备商用规模的模块式高温气冷堆示范型核电站。蒸汽发生器作为高温气冷堆核电系统中最关键的设备之一,其作用是将核反应堆的热量转换成接近600摄氏度的水蒸气,推动汽轮发电机组产生电能,业内称之为“核电之肺”。

高精密换热管对接焊工艺技术和无损检验技术,达到国际先进水平。哈电重装是国内唯一掌握该项焊接技术的核电设备制造厂。

哈电集团党委书记、董事长斯泽夫在发运仪式上致辞

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联合设计是高温气冷堆蒸汽发生器特有的一种工程实践方式,清华大学负责产品结构设计和相关计算,哈电集团负责绝大部分施工图设计。这种创新性的工程模式,使产学研紧密结合,在保证蒸汽发生器设计要求前提下,对材料、结构、制造检验要求等进行了系统论证,使其具备良好的经济性和工艺性。

在国家科技重大专项高温气冷堆蒸汽发生器验收会上,清华大学作设计总结报告,哈电重装作制造总结报告,中核集团宣读了蒸汽发生器出厂验收意见:蒸汽发生器及本体附件的数量、主要尺寸、外观质量和相关质量证明文件均满足采购合同和设计文件要求。验收组一致认为,所验收设备合格,同意出厂。最后高温堆专项总师、清华大学校务委员会副主任张作义讲话,他回顾了蒸汽发生器从设计到生产制造,再到产成即将发运的艰辛历程,对各方团结协作、自主创新,共同服务国家战略、服务国家科技重大专项表示感谢。

高温气冷堆蒸汽发生器换热管对接焊缝的无损检验,受到焊接操作空间小、重复曝光操作次数高、无法实现连续操作等因素的制约,严重影响了产品制造进度。为解决这些难题,哈电重装质量控制部无损检测技术人员设计出一种高温堆换热管焊缝专用X射线探伤仪,配备专用工具,可以自由调节机头角度和高度,精确调节和确定探伤仪焦距,满足快速检测需求。不仅保质保量还缩短了制造周期。

蒸汽发生器是高温气冷堆核电系统中最关键的设备之一,其作用是将核反应堆的热量转换成接近600摄氏度的水蒸气,推动汽轮发电机组产生电能,业内称之为“核电之肺”。这台拥有我国完全自主知识产权的全球首台球床模块式高温气冷堆核电蒸汽发生器,是第四代核电标志之作。面对这个设计新、材料新、工艺新的全新核电装备,哈电集团携手清华大学核能与新能源技术研究院、中核能源科技有限公司、华能山东石岛湾核电有限公司,四方协同创新一切从零开始,十年磨一剑,将2461张设计图纸打造成又一个大国重器。

蒸汽发生器是高温气冷堆核电系统中最关键的设备之一,其作用是将核反应堆的热量转换成接近600摄氏度的过热蒸汽,推动汽轮发电机组产生电能,业内称之为“核电之肺”。高温气冷堆蒸汽发生器采用螺旋管换热结构,换热效率更高、结构布置更紧凑,设备总高约25米,最大外径约4.5米,总重接近500吨。该设备的成功制造,将为高温气冷堆示范电站的顺利实施和商业化推广提供有力保障,为高温气冷堆设备的国产化作出重要贡献。

高温气冷堆蒸汽发生器的成功研制,也是我国产学研强强联合、国家队团队协作,促进研发周期长、制造难度大的科技成果市场化的一个成功典范。哈电重装与清华核研院之间紧密合作,打破国内核电传统设计模式,探索出了与研究院所紧密合作的“产学研用”一体化核电产品设计新模式。哈电重装在“产学研用”结合、团队协作创新体系中,既要保证设计方的设计思想转化成合格的产品,又要保证产品的性能和成本满足用户的要求、有竞争力,更要实现产业化和批量化,为国家四代核电自主化和国产化履行“国家队”职责。哈电集团正在对高温气冷堆蒸汽发生器制造过程中所攻克的工艺技术、材料技术、质量控制工具和检测技术进行总结、固化、标准化,并将这些与原有的AP1000、“华龙一号”制造技术进行融合,进而形成高温气冷堆蒸汽发生器批量生产的能力,同时为我国核电出口增添一个重量级的砝码,不再惧怕国际垄断和贸易壁垒。

“可以说这个高温气冷堆是一个为国争光的‘争气堆’!这个项目历时十年,哈电重装人十年艰辛磨砺,铸就国之重器,将国之重器的核心技术牢牢掌握在我们自己手里。全球首台球床模块式高温气冷堆核电蒸汽发生器的自主化国产化,让国之重器不再惧怕‘卡脖子’。”哈电重装总经理高旭光持有相同的观点。

近五年来,哈电集团全力打造核电自主品牌,积极响应“一带一路”倡议,推进中国核电“走出去”,现已完全掌握蒸汽发生器、核主泵、汽轮发电机组等主设备的关键技术,努力打造世界级核电装备供应商。

回想起这十年的艰辛历程,哈电重装高温堆项目团队许多成员不禁热泪盈眶,技术人员王强说:“十年里,我们与这两支蒸发器相处的时间可能比陪伴自己家人的时间还要长,十年,这个国之重器凝聚了我们团队所有人的青春和热血。”

验收会后,哈电集团党委书记、董事长斯泽夫与中国华能党组成员、副总经理叶向东共同为“大国重器”揭幕,各方代表分别致辞,对国家科技重大专项全球首台高温气冷堆蒸汽发生器研制成功并顺利通过验收表示祝贺。

“实践证明,哈电重装是一只能打硬仗能啃硬骨头的队伍,不仅80后,很多一家两代人都在哈电,老中青队伍都各有各的风范。哈电重装有职工800多人,其中有200多骨干来自哈尔滨,十年间,他们克服了夫妻两地分居、孩子考学、无法照顾老人等各种困难,卧薪尝胆、励精图治,完成了大国重器的国产化制造,让‘哈电智造’书写进中国核电国产化的历史史册。”王守革对于拥有这样一支叫得响的队伍而自豪。

与此同时,哈电集团还组织召开了高温气冷堆主设备设计制造技术峰会,国家科技部、清华大学、中核集团有关专家参加,哈电重装对高温气冷堆蒸汽发生器制造技术进行了系统的总结,介绍了关键性的制造技术突破创新点,并结合制造过程中的经验,对高温气冷堆项目后续产品的制造提出了优化建议。与会各方还就哈电重装600MW高温堆蒸发器的批量供货和反应堆压力容器制造供货的可行性进行了交流。

步步创新,步步惊心

斯泽夫在致辞中对所有参与高温气冷堆蒸汽发生器的制造者、设计者、管理者表示热烈的祝贺,并表示,全球首台球床模块式高温气冷堆蒸汽发生器的研制成功,标志着哈电集团在设计、工艺、制造、材料迈上了新的台阶,是我国“产学研用”一体化,以及各方与政府高度密切合作的典范。这一国之重器,是哈电集团深入贯彻落实习近平总书记考察东北三省时对装备制造业提出的新指示、新要求的具体行动,是哈电集团坚持自力更生,加强自主创新,在以改革创新为动力推进建设具有全球竞争力的世界一流装备制造企业征程中取得的重大成就。该蒸汽发生器具有完全自主知识产权,有力推动了高温气冷堆示范电站的顺利实施和商业化推广,为高温气冷堆设备的国产化作出重要贡献,也为中国核电走向世界创造了条件。

高温、高压是高温气冷堆蒸汽发生器的显著特点。N06625合金、镍基Incoloy-800H等高温镍基合金材料和相应的高温镍基合金焊接材料,被广泛应用于高温气冷堆蒸汽发生器内件高温部件的加工制造中。该类材料在蒸汽发生器运行温度环境下的部分高温性能数据仅来源于国外标准或参考文献中,国内研究几乎处于空白。哈电重装与国内外相关材料供方进行了数十次的技术交流,与国内潜在供方合作,针对材料开展了一系列高温性能试验,积累了详实的实验数据,为蒸汽发生器的设计和制造提供了保证。

据了解,高温气冷堆核电站示范工程华能石岛湾核电站是国家科技重大专项。作为第四代核电技术的先进代表堆型,石岛湾200MW高温气冷堆核电站具有固有安全性好、发电效率高、用途广泛、小容量模块化建造等特点,是我国最新设计和开发的第一座具有完全自主知识产权、具备商用规模的模块式高温气冷堆示范型核电站,是新一代核能发电技术。

全球首台球床模块式高温气冷堆蒸汽发生器将于近日扬帆驶向石岛湾现场。这一国之重器的闪耀出世,开启了第四代核电技术发展的新纪元,充分展现了服务国家战略是哈电的不变追求。哈电集团将瞄准下一个巅峰,苦练内功,掌握主动,努力实现质量更高、效益更好、结构更优的发展,不断做强做优做大,为建设具有全球竞争力的世界一流装备制造企业不懈努力,为“两个一百年”目标的实现作出应有的贡献。

中国核电“走出去”将为全球清洁能源产业发展带来机遇,哈电集团将着力提升核电核心装备设计制造能力,努力做到技术上有保障,安全上有优势,经济上有竞争力,倾力打造中国核电“国家名片”。

哈电重装高温堆制造团队经理宿静静参与见证了四代核电系统蒸汽发生器从无到有,从小到大,从幼稚到成熟的全过程。面对新产品、新技术和新项目,宿静静带领团队人员积极面对挑战,严盯每道关键工序。他通过技术创新提高生产效率,在大开孔法兰外圆内椭孔加工课题的研究中,提出分解法加工的实施方案。2016年,宿静静被评为哈电集团“劳动模范”。

无数类似经历贯穿了全球首台球床模块式高温气冷堆核电蒸汽发生器制造的整个过程,诸多不同难题被不同方法解决,诸多不同困难被不同方式克服,摆在哈电重装面前阻碍四代核电产品制造的诸多“绊脚石”成功被改造成了“垫脚石”。2017年2月6日,蒸汽发生器壳体完成水压试验;2018年6月26日,蒸汽发生器内件完工,具备与壳体整体套装条件;2018年7月6日,蒸汽发生器内件与壳体完成整体套装;2018年9月29日,蒸汽发生器总装后气压试验合格;2018年10月28日,蒸汽发生器具备出厂条件。

核电出口新增重量级砝码

80后装配工潘海泉被评为“重装工匠”,他说:“能够参与到全球首台球床模块式高温气冷堆核电蒸汽发生器的制造是我一生的荣幸。”在装配热氦气覆盖板过程中,潘海泉不满足于按部就班地操作,而是自己设计工装提高效率,刚开始装配时,需要12班才能装配完成一组组件还有不合格的,改进后只要5到6班,而且合格率百分之百,他以精益求精的精神彰显了大国工匠风范。

高温和持久安全是高温气冷堆的设计理念,蒸汽发生器特定的运行温度,独有的换热介质环境对材料提出了更为严苛的要求,开展高温气冷堆蒸汽发生器的设计需要庞大的基础实验数据作支撑。哈电重装作为央企,为打破核电制造技术的国外垄断,肩负着核电技术国产化重任和历史使命,因此在完成国家科技重大专项高温气冷堆蒸汽发生器制造技术研发同时,以材料国产化为立足点,为核电技术设计提供理论依据。

经过十年技术研发和产品制造历程,哈电拥有了整套经过实践验证的成熟制造技术,某些关键技术的开发耗费数年之久,拥有了针对产品特点研发设计的专用设备和大型工装,拥有了一支技艺精湛的能工巧匠队伍,还拥有认真负责的检测检验人员,为产品质量把守最后防线,这也标志着哈电重装具备了批量生产60万千瓦高温气冷堆蒸汽发生器的制造能力。

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