一种核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法

《一种核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法》涉及一种核电蒸汽发生器的制造工艺，具体地，涉及一种核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法。

截至2013年6月，随着中国国家大力发展核电政策的出台，核电设备的制造业得到了蓬勃的发展。核电设备大致分为常规岛设备和核岛设备两大部分-，其中核岛设备最为重要，安全等级也是最高的。核电设备主要包括反应堆压力容器、蒸汽发生器和稳压器等，其中蒸汽发生器结构最为复杂，基本覆盖了核容器的基本制造技术，其制造难度在核设备中具有相当的代表性能反映工厂核容器制造能力的水平。在蒸汽发生器的制造过程中穿管和抗震条的安装为其制造过程中的关键技术之一，蒸汽发生器的换热管为U型管，管子数量多（CPR为4474根，EPR为5980根），管子外径为：

为了满足以上的要求，在蒸汽发生器的穿管过程中，各制造厂往往通过利用各种工装和优化穿管工艺来保证。以往制造经验，穿管是由底部往上穿，每层管子间使用塑料棒间隔开来保证每层管子间距，整体穿管结束后去除塑料棒将抗震条塞入到每层管子间，然后进行保持条的焊接，这种穿管工艺存在以下缺点：（1）由底部往上穿，底部管子半径小越往上半径越大，呈倒锥形，这样越往上穿，底部小半径的管束因为上部管束的重力作用可能会在最后一块支撑板处会产生压痕，影响换热管的使用寿命；（2）抗震条在所有管束穿完后塞入每层管子之间，这种做法抗震条的位置不易保证，且塞入过程中抗震条会与管子摩擦，对抗震条和管子都会造成损害。

图1为《一种核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法》的核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法的穿管工位布置图。

图2为《一种核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法》的核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法的参考平台及相关连接工装示意图。

图3为《一种核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法》的核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法的参考平台及相关连接工装的侧面示意图。

图4为《一种核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法》的核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法的穿管示意图。

图5为《一种核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法》的核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法的翻转固定工装安装示意图。

2018年12月20日，《一种核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法》获得第二十届中国专利优秀奖。 2100433B

如图1所示，《一种核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法》提供的核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法，首先，布置整个穿管工位：将蒸汽发生器1放置于平板车13上的滚轮架14上，蒸汽发生器1一次侧（小端）有一次侧平台19，二次侧（大端）有二次侧平台11，穿管时为方便人员操作，可使用管箱支撑平台18将U型管箱12垫高。为实现穿管和抗震条安装同步进行，还需要在二次侧平台11旁设置抗震条箱平台。

按图2和图3进行穿管参考平台6及其连接工装的安装。调整后蒸汽发生器1位置，使得待穿管束对应的管孔处于水平位置，在蒸汽发生器1二次侧内部安装装卸吊梁4（通过氦检漏块3固定）；安装连接板8于蒸汽发生器1的最末一块支撑板的相应位置；安装连接装置9于蒸汽发生器1底部氦检漏块3上；安装参考平台支架7，其一端和连接板8相连接，另一端和连接装置9相连接；使用四钩吊索5将参考平台6吊运于参考平台支架7上，吊运时尽量保证参考平台6处于水平；使用参考平台支架7的调整螺栓对参考平台6进行调整，使其上表面处于水平位置，且其确定的平面和第一层待穿管束对应管孔的外壁相切（通过穿管测试进行检查），调节完成后，使用锁定螺栓将参考平台6进行锁定，避免其位移；拆除装卸吊梁4。

如图4所示，在穿管开始前，将U型管箱12吊运于二次侧平台上11上，并使U型管箱12的中心和蒸汽发生器1的中心重合，为避免每箱管子最后几排管子因为位置太低不易穿管，可用管箱支撑平台18将U型管箱12垫高；二次侧平台11上设有向蒸汽发生器1延伸的伸出平台10，调节其至合适位置，便于后续穿管操作；在准备工作结束后，将穿管导向头安装于第一排待穿的管子端部，使用专用的定扭工具将其拧紧，然后使用直线度检查工装检查导向头安装后的直线度，可有效地防止穿管过程中导向头掉落；根据实际情况在U型管箱12和参考平台6间设置管束支架17，在穿管过程中为管束提供良好的支撑；然后开始穿管，第一层管子穿完后，对所有管子进行全管段的涡流，确认管子无损伤（即，穿管平台安装无误），检查一次侧管端的齐平度以及二次侧弯管段管子间距后对第一排管子进行定位胀。

第一层管子上安装抗震条组件，安装时使用定位卡板来确认抗震条和管子相对位置，并测量抗震条安装左右的对称性，后利用固定工装将第一层抗震条固定于参考平台上。

后续穿管和抗震条安装过程与第一层管子类似，二次侧抗震条端部要使用节距块和梳型工装结合的方法来控制抗震条和管子间隙，一次侧可在不影响穿管的情况下进行管子管板封口焊；在穿管过程中若出现穿管困难，可拔管工装在一次侧进行拔管（夹住导向头），导向头的结构保证在拔管过程中导向头不掉落；也可通过退管工装将有问题的管子退出。

一半管束穿管和抗震条安装完成后，焊接第一半管束保持条，焊接过程中注意对

管束和抗震条进行保护防止焊接过程造成电弧击伤，结束后安装一半管束机械拉紧装置，防止管子和抗震条的移动。

如图5所示，结束第一半管束操作后，安装翻转固定工装15，此工装通过梳型连接块和一半管束相连接，翻转固定工装15通过氦检漏块3进行固定；然后蒸汽发生器1转动180°，转动过程中因只有一半管束而产生的偏心载荷，可通过滚轮架14改造和行车保护的方式来防止滚轮架14打滑。

完成转动后，再次安装装卸吊梁4，拆除参考平台6及其辅助工装参考平台支架7，连接板8和连接装置9。蒸汽发生器1调节好后，进行第二半管束的穿管，顺序由中间到顶部，此时翻转固定工装15和第一半管束可为第二半管束穿管提供良好的支撑。穿管过程与第一半管束类似，结束后焊接第二半管束保持条并与第一半管束保持条相连接，安装第二半管束机械拉紧装置。

在后续检查操作、液压胀、管束清洗等操作完成后在二次侧焊接C型固定卡环，最终完成整个管束组件操作。

《一种核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法》提供的核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法，利用在蒸汽发生器1二次侧中部安装的参考平台6，采用逐层（从中部到顶部）穿管和安装抗震条的方法进行穿管，与此同时，一次侧可逐层进行定位胀和管子管板封口焊，一半管束及抗震条安装完成后焊接一半管束保持条；然后，将蒸汽发生器转动180°后，完成另外一半管束和抗震条的安装，最后进行另一半保持条的装焊并与前一半管束的保持条焊接。在上述过程中使用了大量的工装来满足穿管工艺和图纸要求要求，在实际施行后证明其能够顺利地完成穿管和抗震条的装焊。通过使用参考平台6实现了逐层穿管和安装抗震条的工艺方案，为管子提供了良好的支撑，避免了管子可能存在的变形；二次侧弯管段节距块和梳型工装的使用，保证了抗震条和管子的间距，防止了管子和抗震条的摩擦；导向头的使用，使得在穿管困难的情况下，利用拔管工装将由两端将管子拔出，在整个过程中没有发生导向头脱落的情况。

一种核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法专利目的

《一种核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法》的目的是提供一种用于核电设备中的蒸汽发生器的穿管和抗震条的安装方法，弥补2013年6月之前技术的欠缺，改善穿管和抗震条安装的工艺，避免因为操作或保护不当会对U型换热管产生影响，延长换热管的使用寿命，并保证抗震条的位置不会与管子摩擦而造成损害。

一种核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法技术方案

《一种核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法》提供了一种核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法，其中，该方法包含以下步骤：

步骤1，布置穿管工位：在蒸汽发生器的两端分别设置穿管平台，其中设置在蒸汽发生器大端一侧的为二次侧平台，小端一侧的为一次侧平台，二次侧平台上设置管箱支撑平台，管箱支撑平台上放置U形管箱。

步骤2，进行穿管参考平台及其连接工装的安装：在蒸汽发生器二次侧开口内安装装卸吊梁、连接板、连接装置以及参考平台支架，将参考平台吊运于参考平台支架之上，使参考平台的上表面水平置于蒸汽发生器的二次侧开口中央，将参考平台锁定，拆除装卸吊梁。参考平台可进行调整和锁死，完成最终调节后可为一半管束提供有效的支撑，防止管子因重力作用产生压痕。

步骤3，以参考平台为支撑，从蒸汽发生器的二次侧开口中部到顶部进行逐层穿管和安装抗震条，同时逐层进行检查，并在蒸汽发生器的一次侧逐层进行U形管定位胀和U形管管板封口焊，该一半穿管和抗震条安装完成后，进行第一半管束保持条的焊接，最后安装第一半管束的机械拉紧装置。

步骤4，在蒸汽发生器的二次侧安装翻转固定工装，通过该翻转固定工装将蒸汽发生器转动180°，使完成穿管和抗震条安装的一半位于蒸汽发生器开口的下半部。转动过程中要注意由于只有一半管束而产生的偏心载荷。

步骤5，重新安装装卸吊梁，利用其拆除参考平台以及连接板、连接装置和参考平台支架。

步骤6，逐层在蒸汽发生器内进行第二半穿管和抗震条安装，过程与步骤3所述的第一半相同，并使第二半管束保持条与第一半管束保持条相连。在该穿管和抗震条安装过程中，翻转固定工装和第一半管束可为第二半管束穿管提供良好的支撑。

步骤7，进行后续检查、液压胀、管束清洗等操作，最后在蒸汽发生器二次侧焊接C型固定卡环。

上述的核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法，其中，步骤1所述的U形管箱中心和蒸汽发生器的中心重合，蒸汽发生器中待穿U形管束的对应管孔处于水平位置。

上述的核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法，其中，步骤2所述的参考平台的上表面和U形管箱中第一层待穿U形管束对应管孔的外壁相切。

上述的核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法，其中，步骤2所述的参考平台支架的一端和连接板相连接，另一端和连接装置相连接；该连接板安装在蒸汽发生器的最末一块支撑板处，连接装置安装在蒸汽发生器底部的氦检漏块上。

上述的核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法，其中，所述的步骤3包含：

步骤3.1，在第一排待穿的U形管端部安装穿管导向头，并检查其安装后的直线度。

步骤3.2，在U形管箱和参考平台间设置管束支架，为U形管束提供支撑。

步骤3.3，进行第一层穿管，然后对穿好的U形管进行全管段的涡流，确认管子无损伤。

步骤3.4，检查一次侧U形管管端的齐平度以及二次侧U形管弯管段之间的距离后，在一次侧对U形管进行定位胀。

步骤3.5，在第一层U形管上安装抗震条组件，安装时使用定位卡板确定抗震条和U形管的相对位置，并测量抗震条安装左右的对称性，必要时对其位置进行调整，然后将第一层抗震条固定于参考平台上。

步骤3.6，逐层重复相同的穿管和抗震条安装步骤，同时在二次侧抗震条端部使用节距块和梳型工装控制抗震条和U形管的间隙，并检查一次侧U型管端部的齐平度，再在一次侧于不影响穿管的情况下进行U形管管板封口焊。

步骤3.7，在该一半穿管和抗震条安装完成后，焊接第一半管束保持条，然后安装第一半管束的机械拉紧装置，防止管子和抗震条的移动。

上述的核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法，其中，步骤3.1所述的穿管导向头在完成U形管穿管后进行拆除，以备重复利用。

上述的核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法，其中，所述的穿管导向头允许采用拔管工装通过其在一次侧进行拔管操作而不会使导向头掉落。

即，穿管使用专用的穿管导向头，导向头端部可进行用定扭工具根据设定的拧紧力矩进行拧紧，完成后采用直线度检查工装检查导向头安装后的直线度，这样可以防止穿管过程中导向头掉落，在穿管过程中若出现穿管困难，导向头结构允许使用拔管工装在一次侧进行拔管操作而不会引起导向头掉落；导向头穿到一次侧后使用定扭工具进行拆除，送还二次侧进行重复利用，定期检查导向头数量，确保无遗漏。

上述的核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法，其中，在穿管过程中，能够在二次侧使用推管工装，一次侧使用拔管工装和退管工装进行辅助穿管。

上述的核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法，其中，所述的步骤3.3在涡流检查后，再对可能有损伤的U形管进行附加的涡流检查。

上述的核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法，其中，步骤4所述的翻转固定工装通过梳型连接块和第一半管束相连接，该翻转固定工装通过蒸汽发生器上的氦检漏块进行固定。

一种核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法改善效果

《一种核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法》提供的核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法具有以下优点：

1.《一种核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法》通过使用穿管参考平台，设立了蒸汽发生器穿管的基准平台，改善了原有的穿管工艺，采用两次由中部至顶部一半再一半穿管的方式，底部大半径的管子和参考平台可为上部管子穿管提供良好的支撑，保证了每层管子的受力均匀；第二半管束穿管时，已穿好的一半管束通过翻转固定工装提供良好的支撑，作为第二半管束穿管的基准。

2.通过工装的使用，实现了逐层穿管和安装抗震条，有效地避免了管子和抗震条的摩擦（传统方式为最后插入抗震条），同时这种方法更有利于保证抗震条和管子以及抗震条间的相对位置。

3.二次侧弯管段通过节距块和梳型工装的使用，保证了管子与抗震条的间隙，也为管子提供了有效的支撑，防止了管子和抗震条的摩擦。

4.《一种核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法》中所提及的穿管导向头的使用，可以有效地防止穿管过程中导向头的掉落，并且在穿管过程中，若遇到穿管困难的情况可以配合拔管工装使用，将管子拔出（不会发生导向头脱落的情况）。

1.一种核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：步骤1，布置穿管工位：在蒸汽发生器（1）的两端分别设置穿管平台，其中设置在蒸汽发生器（1）大端一侧的为二次侧平台（11），小端一侧的为一次侧平台（19），二次侧平台（11）上设置管箱支撑平台（18），管箱支撑平台（18）上放置U形管箱（12）；步骤2，进行穿管参考平台（6）及其连接工装的安装：在蒸汽发生器（1）二次侧开口内安装装卸吊梁（4）、连接板（8）、连接装置（9）以及参考平台支架（7），将参考平台（6）吊运于参考平台支架（7）之上，使参考平台（6）的上表面水平置于蒸汽发生器（1）的二次侧开口中央，将参考平台（6）锁定，拆除装卸吊梁（4）；步骤3，以参考平台（6）为支撑，从蒸汽发生器（1）的二次侧开口中部到顶部进行逐层穿管和安装抗震条，同时逐层进行检查，并在蒸汽发生器的一次侧逐层进行U形管定位胀和U形管管板封口焊，一半穿管和抗震条安装完成后，进行第一半管束保持条的焊接，最后安装第一半管束的机械拉紧装置；所述的步骤3包含：步骤3.1，在第一排待穿的U形管端部安装穿管导向头，并检查其安装后的直线度；步骤3.2，在U形管箱（12）和参考平台（6）间设置管束支架（17），为U形管束提供支撑；步骤3.3，进行第一层穿管，然后对穿好的U形管进行全管段的涡流检查，确认管子无损伤；步骤3.4，检查一次侧U形管管端的齐平度以及二次侧U形管弯管段之间的距离后，在一次侧对U形管进行定位胀；步骤3.5，在第一层U形管上安装抗震条组件，安装时使用定位卡板确定抗震条和U形管的相对位置，并测量抗震条安装左右的对称性，然后将第一层抗震条固定于参考平台上；步骤3.6，逐层重复相同的穿管和抗震条安装步骤，同时在二次侧抗震条端部使用节距块和梳型工装控制抗震条和U形管的间隙，并检查一次侧U型管端部的齐平度，再在一次侧进行U形管管板封口焊；步骤3.7，在该一半穿管和抗震条安装完成后，焊接第一半管束保持条，然后安装第一半管束的机械拉紧装置；步骤4，在蒸汽发生器（1）的二次侧安装翻转固定工装（15），通过该翻转固定工装（15）将蒸汽发生器（1）转动180°，使完成穿管和抗震条安装的一半位于蒸汽发生器（1）开口的下半部；步骤5，重新安装装卸吊梁（4），利用其拆除参考平台（6）以及连接板（8）、连接装置（9）和参考平台支架（7）；步骤6，逐层在蒸汽发生器（1）内进行第二半穿管和抗震条安装，过程与步骤3所述的第一半相同，并使第二半管束保持条与第一半管束保持条相连；步骤7，最后在二次侧焊接C型固定卡环。

2.如权利要求1所述的核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法，其特征在于，步骤1所述的U形管箱（12）中心和蒸汽发生器（1）的中心重合，蒸汽发生器（1）中待穿U形管束的对应管孔处于水平位置。

3.如权利要求1所述的核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法，其特征在于，步骤2所述的参考平台（6）的上表面和U形管箱（12）中第一层待穿U形管束对应管孔的外壁相切。

4.如权利要求3所述的核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法，其特征在于，步骤2所述的参考平台支架（7）的一端和连接板（8）相连接，另一端和连接装置（9）相连接；该连接板（8）安装在蒸汽发生器（1）的最末一块支撑板处，连接装置（9）安装在蒸汽发生器（1）底部的氦检漏块（3）上。

5.如权利要求1所述的核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法，其特征在于，步骤3.1所述的穿管导向头在完成U形管穿管后进行拆除，以备重复利用。

6.如权利要求5所述的核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法，其特征在于，所述的穿管导向头允许采用拔管工装通过其在一次侧进行拔管操作而不使导向头掉落。

7.如权利要求6所述的核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法，其特征在于，在穿管过程中，能够在二次侧使用推管工装，一次侧使用拔管工装和退管工装进行辅助穿管。

8.如权利要求1所述的核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法，其特征在于，所述的步骤3.3在涡流检查后，再对有损伤的U形管进行附加的涡流检查。

9.如权利要求1所述的核电蒸汽发生器穿管和抗震条装焊的方法，其特征在于，步骤4所述的翻转固定工装（15）通过梳型连接块和第一半管束相连接，该翻转固定工装（15）通过蒸汽发生器（1）上的氦检漏块（3）进行固定。

图1为根据《一种倒装焊耐潮湿防护工艺方法》的方法的流程图；

图2为实施《一种倒装焊耐潮湿防护工艺方法》的倒装焊耐潮湿防护工艺前的倒装焊封装结构示意图；

图3为实施完《一种倒装焊耐潮湿防护工艺方法》的倒装焊耐潮湿防护工艺后的封装结构示意图。

一种倒装焊耐潮湿防护工艺方法专利目的

《一种倒装焊耐潮湿防护工艺方法》的专利目的是：克服技术背景中的不足，提供一种倒装焊耐潮湿防护工艺方法，以提高倒装焊电路的防潮、防腐蚀能力。

一种倒装焊耐潮湿防护工艺方法技术方案

《一种倒装焊耐潮湿防护工艺方法》包括以下步骤：

（1）将经倒装焊处理后的电路烘干；

（2）将经步骤（1）处理后的倒装焊电路放入真空涂覆机中进行抽真空处理，使得真空涂覆机的真空室内的真空度为15±2毫托；

（3）将涂覆材料装入真空涂覆机的裂解室内，对涂覆材料进行加热，使其温度达到该涂覆材料的裂解温度；

（4）打开裂解室的阀门，使经步骤（3）处理后的涂覆材料进入真空腔，并沉积在倒装焊电路表面，在沉积过程中，真空室内的真空度应控制在50±2毫托，真空室内的温度应为30±5摄氏度；当真空室内的真空度降至15±2毫托时，关闭裂解室的阀门；

（5）对经上述步骤处理后的倒装焊电路进行环氧树脂的填充，实现防护层隔离环氧树脂的目的。

优选地，所述涂覆材料采用全氟代聚对二甲苯，所述步骤（3）中对涂覆材料进行加热，使其温度达到670摄氏度。优选地，在执行步骤（5）之前，对经步骤（4）完成涂覆的倒装焊电路的涂覆层厚度进行测试，如果经测试，最厚涂覆层与最薄涂覆层的厚度差值在±1微米范围内，则认为涂覆合格；否则，调整真空腔室内的真空度，直到涂覆层厚度差满足要求为止。

一种倒装焊耐潮湿防护工艺方法改善效果

《一种倒装焊耐潮湿防护工艺方法》具有如下有益效果：

（1）该发明针对传统非气密性倒装焊电路耐潮湿防护能力不足进行改进，通过对倒装焊电路进行防护处理，提高了电路耐潮、耐腐蚀的能力；

（2）该发明通过对倒装焊电路进行防护处理，在芯片下表面、基板上表面、焊点表面增加一层薄膜，可以有效提高焊点的强度；

（3）该发明通过对倒装焊电路进行防护处理，可以提高非气密性倒装焊电路的耐潮湿能力；

（4）该发明适用于非气密性倒装焊封装工艺。

《一种倒装焊耐潮湿防护工艺方法》属于防护技术领域，具体涉及一种倒装焊耐潮湿防护工艺方法，适用于倒装焊封装工艺过程。