Технологическая схема изготовления корпуса
водо-водяного энергетического реактора (АЭС)
Качество изготовления корпуса и крышки реактора, надежность и
долговечность их работы в значительной мере определяются
технологическими процессами производства, которые начинаются от выплавки
стали и заканчиваются последними контрольными операциями.
Рис. 3.5. Технологическая схема изготовления
корпуса реактора с режимами термообработки
При изготовлении корпусов реакторов следует
учитывать современное состояние технологии изготовления корпусов АЭС в
нашей стране и за рубежом. В технологии закладываются прогрессивные
технологические процессы и предусматривается технологическое
оборудование, позволяющее существенно сократить трудоемкость
изготовления, расход металла, а также уменьшить количество ручного
труда. Кроме того, технология должна обеспечить большую эксплуатационную
надежность АЭС [27, 36, 45, 46].
Для заготовок корпуса реактора типа ВВЭР (см. рис. 3.5) отливаются
несколько слитков. На слитки применяется качественная электросталь.
Заливка стали в изложницы производится в специальной вакуумной камере.
После визуального осмотра отливка контролируется магнитно-порошковым (МПД)
или капиллярным методом, а затем ультразвуковым методом для обнаружения
осадочных раковин, горячих трещин и включений.
Ковка заготовок осуществляется на прессе методом свободной ковки.
Полученные заготовки проходят отжиг, после чего поступают на черновую
механическую обработку, при которой обтачиваются ее внутренняя и
наружная поверхности с подрезкой начисто обоих торцов. После
механической обработки производится контроль кромок магнитно-порошковой
и цветной дефектоскопии.
Обечайки патрубковой зоны куются с протяжкой на оправке. Во избежание
конусности на поковке окончательную раскатку производят с разворотом
обечайки на 180° относительно стола пресса. После отжига заготовки
поступают на черновую следящую механическую обработку, в результате
которой обтачивается наружная и растачивается внутренняя поверхность
обечайки с подрезкой обоих торцов, а также трепанируются и растачиваются
четыре отверстия под отбортовку патрубков. Применение следящей
механической обработки позволяет использовать металл кузнечного припуска
для формовки патрубков заданных конфигурации и размеров.
На заготовке, прошедшей ультразвуковую дефектоскопию (УЗД), производится
отбортовка четырех патрубков на прессе. Температура нагрева заготовок
под отбортовку и последующего подогрева не должна превышать 1050 °С во
избежание чрезмерного роста зерна в недеформированных участках
заготовок.
Обечайка с отбортованными патрубками подвергается нормализации.
Термически обработанная обечайка поступает на механическую обработку,
при которой растачивается внутренняя, обтачивается и фрезеруется между
патрубками наружная поверхность для устранения возможного коробления
обечайки при закалке, а также растачиваются патрубки во внутреннему
диаметру с подрезкой торцов. Затем производится контроль патрубков УЗД.
После термообработки вырезается заготовка-проба для испытания
механических свойств — производятся аттестационные испытания. Прошедшая
аттестационные испытания обечайка растачивается по внутреннему и
фрезеруется по наружному диаметру на окончательный размер по чертежу, а
ее торцы растачиваются и подрезаются под автоматическую кольцевую
сварку. Кроме того, производится расточка и обточка четырех патрубков
диаметром 850 мм. Обечайка активной зоны и нижняя обечайка куются из
слитков. Здесь, так же как и при изготовлении обечайки патрубковой зоны,
производится вытяжка на оправке для увеличения высоты наковки.
Откованные заготовки подвергаются отжигу, после чего они поступают на
черновую механическую обработку, совмещенную с контролем УЗД, при
которой обтачиваются наружные и растачиваются внутренние поверхности
обечайки с подрезкой обоих торцов. После механической обработки
производятся накладка теплового барьера, закалка и отпуск. Прошедшие
аттестационные испытания обечайки обтачиватся по внутреннему диаметру с
обработкой торцов под сварку, и производится контроль кромок МПД.
Днище изготовляется из двух слитков, из которых куются заготовки, а
после отжига они прокатываются в плиты на прокатном стане и затем
отжигаются. Из плит со стороны прибыльной и донной частей слитка
вырезаются огневой резкой пробы для механических испытаний, после чего
пробы проходят закалку с отпуском, а также аттестационные испытания.
Затем плиты для подготовки структуры металла под электрошлаковую сварку
(ЭШС) подвергаются «нормализации с последующим отпуском.
Прошедшие термообработку плиты поступают на механическую обработку
кромок под ЭШС с последующим контролем УЗД основного металла и МПД
кромок, после чего плиты собираются под сварку и свариваются ЭШС с
последующим отпуском. Прошедшая контроль заготовка обрезается огнем по
контуру развертки днища, подвергается нормализации с отпуском,
зачищается, контролируется МПД под наплавку и наплавляется с одной
стороны с последующим отпуском. Затем заготовка нагревается и из нее
штампуется днище с последующей нормализацией и отпуском. Производится
радиографирование шва и контроль геометрии штамповки.
Далее производят механическую обработку днища по внутренней и наружной
поверхностям. При этом применяется следящая обработка, позволяющая
снимать равномерный слой металла, что сокращает
трудоемкость обработки е позволяет уменьшить расход металла заготовки.
Изготовленные элементы корпуса укрупняются сваркой в промежуточные
блоки, на внутренние поверхности которых наплавляется антикоррозионный
слой из аустенитной высоколегированной стали. Наплавка антикоррозионного
покрытия на цилиндрические поверхности блоков и корпуса производится в
два подхода. Внутренние поверхности торцов патрубков, а также торцевых
поверхностей фланцев под главный разъем по технологии наплавляются с
применением автоматической наплавки.
Нагрев при сварке и наплавке осуществляется с помощью комплекта
нагревателей сопротивления, которые соединены между собой в отдельные
группы и образуют управляемые тепловые зоны. Кромки под автоматическую
сварку проверяются МПД или цветной дефектоскопией по всей поверхности.
После антикоррозионной наплавки на поверхности изделия производится УЗД
для выявления внутренних дефектов в зоне оплавления — наплавленного слоя
металла с основным, осуществляется микротравление для определения
склонности металла шва к межкристаллитной коррозии (МКК), а также
проводится контроль на содержание феррита. Все сварные соединения и
наплавки проходят радиографический контроль, УЗД, МПД или дефектоскопию,
механические испытания, а также определяется химический состав
наплавленного металла.
Для контроля качества основного металла сварных соединений корпуса
реактора предусматривается использование специального стенда с
автоматизацией и механизацией процесса УЗД, МПД и цветной дефектоскопии.
Места, недоступные для автомеханического контроля, контролируются
комплексным методом с применением передвижной дефектоскопической
установки. Укрупняющую сборку и сварку, а также сопутствующие им
термообработку, механическую обработку, операции контроля осуществляют в
определенной последовательности. Затем производятся наплавки торцов
главных патрубков с индукционным подогревом. Далее осуществляется
механическая обработка, при которой растачиваются внутренняя поверхность
патрубков диаметром 850 мм под наплавку и отверстия под приварку
патрубков уровнемера.
Автоматическая' наплавка главного разъема и внутренней поверхности
верхнего полукорпуса осуществляется на сварочно-наплавочном стенде с
последующим отпуском и контролем наплавки. В подготовленном узле
обрабатывают торец, опорный бурт, а также рассверливают отверстие для
соединительных шпилек.
При изготовлении нижней части корпуса свариваются обечайки активной
зоны, нижняя обечайка и днище автоматической сваркой с последующим
отпуском и контролем радиографией, УЗД и МПД полученных сварных швов.
Верхнюю и нижнюю части корпуса собирают и сваривают автоматической
сваркой, а после термообработки и контроля производят облицовку шва
антикоррозионным слоем с последующим отпуском и контролем наплавки. Во
фланцевой части корпуса окончательно протачивают отверстия под шпильки и
нарезают в них резьбу. С этой целью используется специальная фрезерная
головка.
Изготовленный корпус собирается с опорой и контрольной крышкой,
подготавливается к проведению гидроиспытаний, проводятся гидроиспытания,
контроль сварных швов УЗД, МПД и цветной дефектоскопией. После этого
производятся разборка, срезка заглушек, обработка кромок под сварку.
Затем осуществляется консервация, окраска.