“中国功夫”锻造核电“大动脉”

　　在核岛主设备中，主管道是连接压力容器、蒸汽发生器、主循环泵的大型厚壁承压管道，是核蒸汽供应系统输出堆芯热能、形成封闭回路的“大动脉”；当核反应堆运行时，处在高温、高压、高流速和放射性的实际工况，是核蒸汽一回路重要的压力边界。

　　在已开工建设的“华龙一号”项目中，中国二重承担了福清6号和卡拉奇3号机组主管道研制合同。

　　“今年中国二重成功按RCCM标准要求，完成了‘华龙一号’主管道全套产品的工艺技术评定工作，标志着产品的制造工艺技术得到全面验证。”中国二重核电办经理廖勇在接受本报记者采访时说，“目前中国二重正在紧锣密鼓地推进相关产品的制造，计划今年底将全部完成福清6号机组主管道的制造，卡拉奇项目也将按计划在2017年成功实现交付。”

　　攻克关键技术

　　采访中了解到，“华龙一号”主管道在设计上采用直管和弯头、管嘴与管道整体锻造结构，尺寸大、结构复杂、技术要求严格，对材料中的残杂元素、晶粒度、管嘴的位置精度、弯管的椭圆度、弯管的减薄量都提出了高要求。

　　“相较‘二代加’压水堆核电主管道采用离心铸造直管、砂型铸造弯头、锻造或铸造接管嘴、之后进行组焊的方式，‘华龙一号’主管道采用整体锻造结构，机械性能优良，安全性提高，同时由于管嘴与管道、弯头和直段之间没有焊缝，在役检查工作量大大降低，整个主管道的设计寿命提高至60年。”廖勇分析对比说。

　　在制造环节，核电石化事业部核电容器厂厂长王舰的感受更加鲜明具体，“‘华龙一号’主管道一是制造标准更严了，远远超过‘二代加’的制造标准；二是尺寸的要求，三代核电大部分产品都属于极限制造，在吨位、技术等方面都很不一样。”

　　技术工艺的差异不仅没有影响工期质量，反而为产品的优化升级提供了舞台。为保证“华龙一号”主管道的质量，中国二重严格按照技术规范和质保要求进行制造，并在成功制造AP1000主管道的基础上，进一步结合“华龙一号”的技术特点，开展了锻造裂纹和晶粒度控制、冶炼及锻造尺寸控制、弯管尺寸精度控制、异形奥氏体不锈钢管件高效加工等关键技术研发和攻关。

　　通过自主攻关，解决了超低碳奥氏体不锈钢的晶粒和锻造裂纹问题，建立动、静态再结晶模型和不同温度件下晶粒稳定尺寸关系；研究掌握了超低碳控氮奥氏体不锈钢材料特性和大吨位奥氏体不锈钢电渣锭的多管嘴一体化整锻成形技术；率先在锻造主管道研制中采用具有创新性及专利技术的冷弯成型方式，全面系统地掌握大型锻造主管道的弯制技术；通过设备改造及加工技术研发，成功实现550nn深孔套料，成功实现45°斜插管的相贯线加工。

　　制造精益求精

　　从锻件粗加工，到成孔，再到弯曲成型、后续精加工，最后进行检测，整个主管道的生产制造周期需要15-18个月。

　　弯管尺寸精度控制是核电主管道的核心工艺，对于“华龙一号”主管道来说，因其结构限制，采用的工艺是先锻造直管、加工后采用一定方式进行弯曲成型，弯制环节的技术难度尤其大。

　　“仅通过弯制成型工序来完全保证产品满足尺寸要求存在很大风险，因此必须考虑校型及固溶热处理变型对尺寸角度的影响。”廖勇称，中国二重的冷弯工艺虽然巩固了我国在弯管尺寸精度控制领域的领先水平，但确保主管道质量过硬还需要全方位考虑。

　　“事实证明，对于带一体化管嘴的复杂管件，必须将弯曲成型、校型、固溶热处理防变型和固溶热处理后校型结合起来，才能实现产品尺寸最终无偏差。”廖勇说。

　　芯模装配是管道弯制中的一道关键工序，中国二重在历时十余年的攻关中，配套了特殊的工装和工具，形成了一套专有的成熟技术。

　　能工巧匠造就大国重器。“从整个芯模装配开始，基本要靠人工配合机械完成，成型后的修模、清模完全靠人工。”王舰说，短短十多分钟的作业，操作工即便穿戴护膝、护腕等护具也常被磨破。

　　虽然是技术人员，实地探查也是核电容器厂技术组组长张海林的家常便饭，“因为有可能会发生一些特殊情况，操作工也不知道怎么处理，我们要进行实际观察后才能找到解决办法。”

　　瞄准“零不符合项”

　　截至目前，福清6号机组主管道已经完成了85%的工作量，质量完全在受控范围之内，至今仍以“零不符合项”的质量清单彰显中国二重三代核电锻造主管道的制造实力。

　　在核电石化事业部主管道总工艺师、技术部专家宋树康看来，“华龙一号”主管道制造的顺利开展，是基于在三代核电主管道制造上的经验和业绩，以及由此形成的11项国家专利。

　　早在2009年10月，中国二重在国内率先实现三代核电锻造主管道的工业化突破，紧接着签订了AP1000和“华龙一号”制造合同。目前制造完成海阳1号、海阳3号、三门2号、陆丰1号主管道和阳江5、6号波动管，正在制造福清6号、卡拉奇3号、国核示范工程主管道。

　　“完工的4套产品是一套比一套做得好，特别是陆丰项目是‘零不符合项’出厂，所有的指标全部满足采购要求。”宋树康欣慰地说，“在做主管道的这些年中，通过逐步、持续地改善工艺，到第4套就实现‘零不符合项’出厂是非常不容易的。”

　　质量完全达标离不开精湛的工艺技术，中国二重研发团队巧心思、勤研究，创造了11项具有自主知识产权的国家专利。“从2007年开始锻造主管道，到现在9个年头了，确确实实付出了非常艰辛的努力，取得的科研成果也是非常可观的。”宋树康进一步说，“二重做主管道，从管坯开始以后，没有一件颠覆性的东西，没有报废一件，三代核电主管道最难的工序是弯曲，恰恰是在最难的工序上反而出的问题最少，我们的弯曲成型制造技术处在世界领先水平。”

　　“现在我们是越做越有信心，整个生产也是越来越顺畅，积累了管理、工艺、制造、质保等全套的经验，具备年产6套的加工制造能力。”宋树康还表示。