劉慶榮

摘 要：核反應(yīng)堆壓力容器（筒體和上蓋）在包裝保護要求容器內(nèi)充裝氮氣，以保護壓力容器內(nèi)不銹鋼堆焊層不受海上長途運輸過程中的鹽霧侵害，需對容器做密封包裝設(shè)計

關(guān)鍵詞：特殊防護；可剝性塑料；高壓密封；低壓密封；不銹鋼堆焊層；密封包裝

中圖分類號：G21F 文獻標識碼A

我公司為巴基斯坦生產(chǎn)的第二臺300MW核反應(yīng)堆壓力容器在大連核電事業(yè)部出產(chǎn)，反應(yīng)堆容器設(shè)計壽命為40年，它的壽命也是核電廠的運行壽命，堆容器是不可更換的，是核島主設(shè)備中最關(guān)鍵的設(shè)備，它盛裝著放射性核燃料U235 和堆內(nèi)構(gòu)件及作為載熱劑和慢化劑的高純水，同時承受著堆頂?shù)尿?qū)動機構(gòu)和其它附件的重量。它也是核島一回路系統(tǒng)的冷卻劑壓力邊界，又起著第二道安全屏障的重要作用。運行中它長期承受著高溫、高壓和中子輻照等作用。每臺核壓力容器制造周期需3～4年，對容器和附件的包裝保護是嚴格苛刻的，在制造完到包裝好裝船時間是非常緊張，對機器產(chǎn)品的包裝一般有簡易包裝，有效包裝和過度包裝。對一般機器設(shè)備采取有效包裝就可以滿足在運輸、吊裝、貯存等方面的要求，對核反應(yīng)堆壓力容器的防護包裝，鑒于核電容器的重要性，核電設(shè)備包裝比一般機器設(shè)備的過度包裝還要苛刻，一回路壓力容器部件是核電廠唯一不可更換的部件，它的安全運行周期就是核電廠的使用壽命（此臺壓力容器設(shè)計使用壽命40年）。所以對壓力容器做怎樣的防護包裝都不過分，其中對容器內(nèi)壁不銹鋼堆焊層的保護，要求容器內(nèi)壁噴涂可剝性塑料，容器中加干燥劑，容器密封后充裝99%純氮氣，這密封工作過程是核容器在水壓實驗后的，是在包裝工作的重點工作，要求容器內(nèi)壓力0.02MPa，保證在0.05Mpa壓力值左右較為適宜，壓力是否下降，密封是否成功，是工廠生產(chǎn)制造過程中的最后一個見證點。

一、充裝氮氣密封，容器內(nèi)壓力大于外面大氣壓，保證外面的空氣（潮氣、鹽霧等）不進入容器內(nèi)，雖然需要的壓力不大，對核容器來說卻是非常困難的，核壓力主容器是高溫、高壓類的容器，它的設(shè)計是大蓋端口按高溫、高壓密封接口做的，是空心金屬環(huán)，價格也非常昂貴，在低壓充氮密封中不適用，金屬環(huán)密封的加工槽，在包裝中是特別需要保護的，不能做為充氮氣密封的使用面的，不允許使用，進、出口接管是按焊接管留出的焊接端口，中子測量管的接口也是留的焊接接口，容器的接口數(shù)量在五、六十之多，大小口差別較大。對包裝接觸的材料成分有非常嚴格的限制，做密封難度非常大，我國有秦山、大亞灣核電廠，它們的容器是從日本和法國的進口容器、密封設(shè)計簡單，常規(guī)辦法設(shè)計，有泄漏，不能完全保證不泄漏，壓力降零時再充裝氮氣，海上長時間、長距離運輸需要補充很多氮氣，非常不方便，是不得以的辦法。我公司在為巴基斯坦C1包裝時，按參考借鑒外國以有的核電包裝模式做的密封，沒有密封住，在一重制造的需充氮氣加氫等容器，都沒有達到過要求。在為巴基斯坦制造的C2容器時，買方就明確提出在C2包裝上保證充裝氮氣后不泄壓。保證在海上兩個月運輸中堆容器內(nèi)不受影響。在做C2密封包裝時，既然沒有可借鑒的成功經(jīng)驗，我們把堆容器的各口特點拿出來研究，針對每個口需要怎樣做能達到密封效果，逐一攻關(guān)。

壓力容器筒體有進出口各2個，中子測量管29個，檢漏管1個，容器密封圈口；頂蓋有蓋沿密封口，放氣管口，測溫管座口4個，驅(qū)動管座口37個。包裝密封將筒體和頂蓋單獨做密封包裝設(shè)計。

筒體的密封示意圖1

法蘭面密封面結(jié)構(gòu)圖2

在端蓋上做雙密封槽設(shè)計，外環(huán)形槽位置在筒體密封面的外邊上，在內(nèi)邊上再有一道環(huán)型密封槽，蓋板厚度在40-50mm，并在蓋板上加環(huán)狀筋板，增加蓋板的剛性，與密封面接觸的蓋板面采用不銹鋼板焊接或堆焊不銹鋼焊層，裝配時再粘

1mm厚橡膠板。螺栓把合方式在主螺栓周圈孔上安裝變徑螺栓，與蓋板把合上。密封件選用Φ14橡膠繩雙圈，橡膠材料材質(zhì)符合核電不銹鋼材料的防污染要求。

進、出接管口的密封如圖3所示。

進、出接管口安全端是與連接管道焊接的接口處，是已加工出的焊接坡口，焊接坡口不僅需要保護，在坡口面上作密封非常困難，根據(jù)接管口的特點，在內(nèi)外拉螺栓，做徑向和端面密封，雙道雙環(huán)O型橡膠圈密封。

中子管密封采用雙環(huán)O型密封圈的方式。用拉桿拉住一個密封塞，密封塞上套兩個O型密封圈，如圖4所示：

檢漏管口密封采用橡膠套塞，用兩個喉箍箍緊。

二、頂蓋密封：在頂蓋密封面上做一密封蓋板，在螺栓把合面下做支承底座，驅(qū)動管座采用水壓密封堵塞加蓋帽的方式。

通過一重產(chǎn)品巴基斯坦恰希瑪30WKW C2核電容器密封經(jīng)過3個月的運輸?shù)浆F(xiàn)場，充裝氮氣沒有泄漏；秦山二期4#60WKW壓力容器經(jīng)海上運到安裝現(xiàn)場，內(nèi)充裝的氮氣沒有泄漏，壓力沒有下降。福清100WKW1#壓力容器密封包裝也保證了充氮氣壓力達到0.05WPa不泄漏，核壓力容器充氮氣密封技術(shù)，能夠使一重的核容器運輸?shù)绞澜缛魏蔚胤?，能夠?jīng)長期、長距離海上的運輸。達到世界領(lǐng)先水平。

此種密封技術(shù)有以下優(yōu)點：

1 對密封面、進出口端的保護好，防止磕碰；

2 充裝氮氣后，惰性氣體對容器內(nèi)堆焊不銹鋼有保護作用，完全免受海運鹽霧影響；

3 采用機械式密封，雙槽O型橡膠密封圈，方便安裝，密封效果好，易于拆卸；

4 能夠滿足壓力容器長期貯存的要求；

5 運輸過程中，不用帶很多的氮氣瓶；節(jié)約運費，在運輸途中不用補充氮氣；

6 滿足長距離、長時間的海上運輸?shù)男枰?/p>

參考文獻

[1]機械設(shè)計手冊（化工版）.

[2]現(xiàn)代機械設(shè)計方法實用手冊.