福清核电工程
蒸汽发生器设备监造技术培训教材
苏州热工研究院有限公司
目 录
第一章 蒸汽发生器设备概述 第二章 蒸汽发生器材料采购 第三章 蒸汽发生器材料采购监造 第四章 蒸汽发生器的制造 第五章 蒸汽发生器焊接过程的监造 第六章 蒸汽发生器监造重点 第七章 蒸汽发生器监造的监督计划
第一章 蒸汽发生器设备概述
1、蒸汽发生器设备简述
核电站蒸汽发生器（简称SG）主要功能是作为热交换设备将一回路冷却剂中的热量传给二回路给水，使其产生饱和蒸汽供给二回路的动力装置。1000MW核电机组有三个环路，每个环路装有一台蒸汽发生器，每台容量是按照满功率的三分之一的反应堆热功率设计。
蒸汽发生器是连接一回路与二回路的设备，在一、二回路之间构成防止放射性外泄的第二道屏障。由于水受辐照后活化以及少量燃料包壳可能破损泄漏，流经堆芯的一回路冷却剂具有放射性，而压水堆核电站二回路设备不受到放射性污染，因此蒸汽发生器管板和倒置的U型管是反应堆冷却剂压力边界的组成部分，属于第二道放射性防护屏障之一。
蒸发器中的冷却剂压力边界的组成部分的部件安全等级1级，二次侧部件的安全等级是2级、抗震等级1I、质保等级1级、设计等级1级；每台核电机组有三台蒸汽发生器。
下图是1000MW核电站核岛主设备布置示意图。
核岛主设备连接示意图
2 蒸汽发生器工作原理
在大亚湾核电站、岭澳核电站均采用立式、自然循环、U型管式蒸汽发生器，其结构如上图。从反应堆流出的冷却剂经一回路热管段由蒸汽发生器的下封头的进口接近进入水室，然后在倒U型管束内流动，倒U型管的外表面与二回路给水接触，传热给二回路水，并使其汽化，完成一、二回路间的热交换。一回路冷却剂携带的热量传给二回路后，温度降低，再经过过下封头的出口水室和出口接管，流向一回路的过度管道然后进入主泵的吸入口。
二回路的给水由蒸汽发生器的给水接管进入给水环管，通过环管上的一组倒J形管进入下筒体与管束套筒之间的环状空间（即下降通道），与汽水分离器分离出的水混合后向下流动，直至底部管板，然后转向，沿着倒U型管束的管外（即上升通道）向上流动，被传热管内流动的一回路冷却剂加热，一部分水蒸发成蒸汽。汽水混合物离开倒U型管束顶部继续上升，依次进入旋叶式汽水分离器和干燥器，经汽水分离后，蒸汽从蒸汽发生器的顶部出口流向汽轮机做功，分离出来的水则往下与给水混合进行再循环。
需指出的是，蒸汽发生器二回路侧流体流动是依靠自然循环驱动的。管束套筒将二次侧的水分为上升通道和下降通道。下降通道内流动的是低温的水与汽水分离器分离出来的饱和水混合物，属单相水（过冷水），而上升通道流动的是汽水混合物，在相同的压力下，单
相水的密度大于汽水混合物的密度，两者密度差导致管束套筒两侧产生压差，驱动下降通道的水不断流向上升通道，建立自然循环。
下图为蒸汽发生器结构示意图：
蒸汽发生器主要参数（以岭澳为例）：
设计压力 管程(一次侧)17.13MPa，壳程(二次侧)8.5MPa 设计温度 一次侧343℃,二次侧316 ℃
工作介质 管程除盐含硼水,壳层汽水混和物 设备外形尺寸 ?4484/?3286×20970δ×112
设备水压试验压力 管程 22.9 MPa,壳程12.9MPa 设备总重量 约 330000 Kg
第二章 蒸汽发生器材料采购
蒸汽发生器材料应满足采购规范以及购买方附加的采购要求。蒸汽发生器部件由于安全等级存在区别，设计如按RCC-M规范级别区分如下（除了非RCC-M部件，部件的规范分级只是制造过程中的检验要求有所区别）：
一次侧为安全功能1级，RCC-M规范1级，包括下封头及其附件、分隔板、管板、传热管束、安全端等；二次侧为安全功能2级，RCC-M规范1级，包括筒体、上封头、人孔、接管等；上部内件为非RCC-M级部件，材料可以按普通工业标准进行采购。
反应堆蒸汽发生器的材料有大型锻件和轧件制（现在的蒸发器无铸件材料），下表是蒸发器主要结构部件材料
序号
描述 RCCM
M2219 M2133 M2126 M2115 M2143
ASME II SA-508, Gr.3 Cl. 1 SA-508, Gr.3 Cl. 1 SA-508, Gr.3 Cl. 1 SA-508, Gr.3 Cl. 1
1 上封头 M2127 M2134 SA-508, Gr. 1A 2 给水进口接管 3 壳体 4 管板 5 下封头
6 管束 M4105 SB-163(Inconel) 7 蒸汽出口管安全端M1122 8 一次侧接管安全端M3301 9 隔板 M4107 SA-240, SB-168 以上部件原材料采购过程需要进行源地驻厂验证监督。
蒸汽发生器材料主要是大型锻件和钢板轧制件，以岭澳二期为例，蒸汽发生器锻件材料如封头、管板、接管、安全端等，轧制件如筒体用钢板，管束，内件材料等。材料的制造需要有良好的炼钢、锻造技术和重大的生产设备，世界上能够做好这些材料的厂家不多，如日本JSW、法国CREUSOT工厂、韩国的斗山、法国法内诺等；目前国内主要材料制造商如一重、二重、上重、宝钢等都在对百万组机核电站蒸发器主要材料进行国产化研制工作，部分材料将国产化。
1、锻件采购
一般锻件制造流程：炼钢和浇注--熔炼分析--锻造--预备热处理--粗加工--尺寸检查--UT检查-- 性能热处理--尺寸检查--取试--试料模拟消应热处理--机械性能试验和成品分析--精加工--目视和尺寸检查--最终无损检测（超声波检测、磁粉检测、渗透检测）。
各种材料的制造工艺应视不同的制造商而有可能所不同。 1.1、炼钢和浇注 1.1.1原料
选用成分明确的生铁、优质废钢及铁合金冶炼原料。 1.1.2冶炼
用电炉粗炼。
用钢包精炼炉精炼。
在钢包精炼炉中用硅(锰\\铝等)进行脱氧。 在钢包精炼炉中精炼和浇注加铝镇静。 在钢包精炼炉中进行脱气精炼。
核电站蒸汽发生器简介 - 图文
