CN105206315A

CN105206315A - 核电站主泵密封室的检修方法

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Publication number: CN105206315A
Application number: CN201510572098.2A
Authority: CN
Inventors: 高培; 安建军; 刘军生; 陈英杰; 吴小锋; 刘超; 毛文军; 裴宏宇
Original assignee: China General Nuclear Power Corp; CGN Power Co Ltd
Current assignee: China General Nuclear Power Corp; CGN Power Co Ltd; China Nuclear Power Operation Co Ltd
Priority date: 2015-09-09
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2015-12-30
Anticipated expiration: 2035-09-09
Also published as: CN105206315B

Abstract

本发明公开了一种核电站主泵密封室的检修方法，用于核电站主泵的一号密封室，包括以下步骤：A.尺寸测量；和/或，B.缺陷检查；步骤A包括：A1、将所述一号密封室筒体中部的内周表面作为第一基准面；A2、在所述第一基准面的基础上约定生成第二基准面，所述第一基准面和所述第二基准面的同轴度形位公差在0.1mm以内；A3、在所述第二基准面的基础上约定生成第三基准面，所述第三基准面和所述第二基准面的垂直度形位公差在0.05mm以内；所述第三基准面的表面粗糙度≤1.6μm；A4、根据确定的所述第一基准面、第二基准面和第三基准面，对所述一号密封室的各部位进行测量。本发明操作简单。

Description

核电站主泵密封室的检修方法

技术领域

本发明涉及一种核电站主泵的检修方法，尤其涉及一种核电站主泵密封室的检修方法。

背景技术

核电站主泵，即核电站反应堆冷却剂泵，其在机组运行期间主要驱动冷却剂在RCP系统(反应堆冷却剂系统)内循环流动，连续不断地把堆芯中产生的热量传递给蒸汽发生器二次侧给水。主泵正常运行在高温(292℃)、高压(15.5MPa)、高辐射的特殊运行环境下，在核电站安全运行中占有极其重要的地位，并对主泵有着非大修和紧急状态下不可停运的要求，进而对主泵的状态监测显得尤为重要。

主泵是由三相感应式异步电机驱动的立式、单级、轴密封机组。从上到下分别布置有惰转飞轮、三相感应式电机和水泵，电机转子和泵轴在支撑筒的位置通过联轴节相连；整个泵组垂直支撑是布置在地面和泵壳支撑脚之间、采用球形铰接方式的三根立柱组成。一号密封室上部螺栓连接着二号/三号密封，下部连接着热屏，在主泵范围内其与热屏、扩散器、泵壳一起构成了一回路的压力边界，因此一号密封室属于核一级部件。

该密封室是主泵一号密封的壳体，是主泵的核心部件，其材料为Z2CN19-10(控氮)不锈钢锻件，为保持部件的可靠性，在定期维修期间需对部件的尺寸特征参数和安装配合表面进行仔细的测量、检查、记录、分析，一号密封室的解体和回装过程中后经常发现存在局部尺寸变形、间隙超差、表面凹坑/划痕等缺陷形式，为了应对当前已经存在以及未来可能出现(细小裂纹)的缺陷形式，有必要设计一种对该密封室进行检查、评估及修复的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种操作简单的核电站主泵密封室的检修方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种核电站主泵密封室的检修方法，用于核电站主泵的一号密封室，包括以下步骤：A.尺寸测量；和/或，B.缺陷检查；

所述步骤A包括：

A1、将所述一号密封室筒体中部的内周表面作为第一基准面；

A2、在所述第一基准面的基础上约定生成第二基准面，所述第一基准面和所述第二基准面的同轴度形位公差在0.1mm以内；

A3、在所述第二基准面的基础上约定生成第三基准面，所述第三基准面和所述第二基准面的垂直度形位公差在0.05mm以内；所述第三基准面的表面粗糙度≤1.6μm；

A4、根据确定的所述第一基准面、第二基准面和第三基准面，对所述一号密封室的各部位进行测量；

所述步骤B包括：

B1、对所述一号密封室的各表面是否有缺陷进行检查；

B2、对所述一号密封室的各表面进行液体渗透检查，以测出缺陷；

所述缺陷均包括划痕、凹坑、裂纹。

优选地，所述步骤A4的测量包括以下A4.1至A4.8中的一种或多种：

A4.1、测量所述一号密封室上与密封组件密封配合处的内径，自身标准尺寸-0.01mm≤内径≤自身标准尺寸+0.04mm；该内径所对应的圆周面与所述第一基准面的同轴度形位公差要求≤0.1mm，该圆周面的表面粗糙度≤3.2μm；

A4.2、测量所述一号密封室的上部内径，自身标准尺寸-0.03mm≤内径≤自身标准尺寸+0.08mm；该上部内径所对应的圆周面与所述第二基准面的同轴度形位公差要求≤0.05mm，该圆周面的表面粗糙度≤1.6μm；

A4.3、测量所述一号密封室上与密封静环配合处的内径，自身标准尺寸-0.02mm≤内径≤自身标准尺寸+0.03mm；该内径所对应的圆周面与所述第二基准面的同轴度形位公差要求≤0.05mm，该圆周面的表面粗糙度≤1.6μm；

A4.4、测量所述一号密封室上与导流套配合部位的外径，自身标准尺寸≤内径≤自身标准尺寸+0.10mm；该外径所对应的圆周面的表面粗糙度≤6.3μm；

A4.5、测量所述一号密封室上与热屏配合止口处的外径，该外径对应的圆周面与所述第二基准面的同轴度形位公差要求≤0.05mm，该圆周面的表面粗糙度≤3.2μm；

A4.6、测量所述一号密封室上法兰的厚度，相对于所述第三基准面，自身标准尺寸-0.50mm≤厚度≤自身标准尺寸+0.50mm；

A4.7、测量所述一号密封室顶部表面到所述一号密封室上与热屏配合表面的距离，自身标准尺寸-0.20mm≤距离≤自身标准尺寸+0.20mm；所述顶部表面与所述第三基准面之间的平行度形位公差要求≤0.05mm，该顶部表面的表面粗糙度≤3.2μm；

A4.8、测量所述一号密封室顶部到其与密封静环支撑接触面的距离，自身标准尺寸≤距离≤自身标准尺寸+0.20mm；所述顶部表面与所述第三基准面之间的平行度形位公差要求≤0.05mm，所述一号密封室的与密封静环支撑接触面的表面粗糙度≤3.2μm。

优选地，所述步骤A4的测量中：

对于内径、外径的测量，在所对应的圆周面上选用一个或多个测量点进行测量，多个所述测量点之间间隔45°；

对于厚度的测量，在所对应的表面上选用一个或多个测量点进行测量，多个所述测量点之间间隔90°；

对于距离的测量，在所对应的表面上选用一个或多个测量点进行测量，多个所述测量点之间间隔45°；

对于平行度的测量，在所对应的表面上选用一个或多个测量点进行测量，多个所述测量点之间间隔45°。

优选地，所述步骤A4的测量中：

对于实际尺寸测量数值超出要求数值的情况，通过机加工或打磨处理。

对于测量对象的形位公差超出要求数值的情况，在考虑对相关联测量对象尺寸的影响情况下通过机加工或打磨处理。

优选地，所述步骤B1中，所述一号密封室的各表面包括一号密封室的上表面、下表面、密封面、与密封组件密封配合的表面、以及与导流套配合部位的表面。

优选地，所述步骤B2中，所述液体渗透检查的位置包括所述一号密封室的上表面、下表面、密封面、与密封组件密封配合的表面、与导流套配合部位的表面、以及所述一号密封室底部的测温探头部位。

优选地，所述步骤B中，所述缺陷的尺寸≥1mm，通过补焊、机加工和/或打磨进行加工处理。

优选地，所述补焊包括：

对缺陷进行打磨至所述缺陷呈圆滑，测量打磨后缺陷的深度，对深度≤10mm的打磨后缺陷进行补焊；

采用水平堆焊的方式对打磨后的缺陷自下而上进行逐层补焊。

优选地，补焊时：采用直流电源，电流为60-130A；保护气体为99.999％的氩气，流量5-15L/min；非熔化电极为钨极；非熔化电极的直径Φ为2mm或2.4mm，且该非熔化电极接负；焊道为线性焊道；

在补焊过程中，在每一层堆焊完成后，测量补焊区域周围10-15mm的区域的温度；控制补焊区域周围10-15mm的区域温度低于140℃。

优选地，在对所述缺陷加工处理后，执行步骤A。

本发明的核电站主泵密封室的检修方法，用于核电站主泵的一号密封室，操作简单；其中通过确定基准面后对一号密封室各位置尺寸进行测量，以得出所测量位置尺寸数值是否在要求数值范围内，判断出是否变形以及根据变形情况作相应处理；通过对一号密封室各表面进行缺陷检查，筛选出可修复的缺陷，以根据缺陷情况作相应修复处理。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明中核电站主泵一号密封室的剖面结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明一实施例的核电站主泵密封室的检修方法，用于核电站主泵的一号密封室，包括以下步骤：A.尺寸测量；和/或，B.缺陷检查。

该方法必须依据RCC-M(压水堆核岛机械设备设计和建造规则)、RSE-M(压水堆核电厂核岛机械部件在役检查规则)、在役运行经验、维修经验以及外部反馈等制定出相关判定评估标准、相关缺陷及其工艺处理方案。

根据大量检修数据统计和反馈，一号密封室上存在的主要缺陷是尺寸变形，这是由于多次年检频繁拆卸以及通过施加扭矩调整螺栓预紧力的方式与螺纹的润滑状态不统一所致，因此通过对一号密封室的尺寸进行测量，可得出一号密封室是否发生变形、变形的具体位置，以便根据变形情况进行处理。

另外，在一号密封室表面上也会因多次年检频繁拆卸等(特别是装配面、密封面)存在轻微的划痕、凹坑、细小的裂纹等缺陷。同样需要对一号密封室上是否存在的上述缺陷进行检查，并应对处理。

步骤A和步骤B的进行步骤不分次数及先后，可依次进行步骤A和步骤B，也可依次进行步骤B和步骤A，或者依次进行步骤A、步骤B和步骤A。

值得一提的是，当在进行步骤A或B后对一号密封室进行加工处理，处理后还必须再对一号密封室执行步骤A，以确保处理后一号密封室的尺寸符合要求。所述的加工处理包括补焊、机加工以及打磨，具体根据缺陷情况而定。

如图1所示，通常，一号密封室在结构上包括两端开放的筒体10、以及设置在筒体10一端外周的法兰20；法兰20与筒体10一体成型，从而一号密封室为一体结构。

其中，步骤A包括：

A1、将一号密封室筒体10中部的内周表面作为第一基准面G；

确定第一基准面G之前，将一号密封室进行定位固定，如安装到加工设备上。在一号密封室中，该第一基准面G为表面粗糙度最低、与泵轴之间的间隙最大的圆周面。

A2、在第一基准面G的基础上约定生成第二基准面A，第一基准面G和第二基准面A的同轴度形位公差在0.1mm以内。

在同轴度形位公差符合要求的情况下进行步骤A3。当第一基准面G和第二基准面A的同轴度形位公差超过0.1mm，则说明一号密封室发生形变，需要更换或加工处理。

A3、在第二基准面A的基础上约定生成第三基准面B，第三基准面B和第二基准面A的垂直度形位公差在0.05mm以内并且，第三基准面B的表面粗糙度≤1.6μm。

当第三基准面B的表面粗糙度大于1.6μm时，可通过打磨、机加工对该第三基准面B进行处理，以将表面粗糙度控制在规定范围内。

在上述基准面确定后，进行步骤A4。

A4、根据确定的第一基准面G、第二基准面A和第三基准面B，对一号密封室的各部位进行测量。所述的各部位包括一号密封室上与主泵中其他部件配合的位置。

具体地，参考图1，步骤A4的测量包括以下A4.1至A4.8中的一种或多种：

A4.1、测量一号密封室上与密封组件(二号和三号密封组件)密封配合处的内径D1，自身标准尺寸-0.01mm≤内径D1≤自身标准尺寸+0.04mm；在本实施例中，测得的内径D1为383.50mm、或383.50-0.01mm、或383.50+0.04mm。

该内径D1所对应的圆周面与第一基准面G的同轴度形位公差要求≤0.1mm，该圆周面的表面粗糙度≤3.2μm。

A4.2、测量一号密封室的上部内径D2，自身标准尺寸-0.03mm≤内径D2≤自身标准尺寸+0.08mm；在本实施例中，测得的内径D2为386.00mm、或386.00-0.03mm、或386.00+0.08mm。

该上部内径D2所对应的圆周面与第二基准面A的同轴度形位公差要求≤0.05mm，该圆周面的表面粗糙度≤1.6μm。

A4.3、测量一号密封室上与密封静环(一号密封静环)配合处的内径D3，自身标准尺寸-0.02mm≤内径D3≤自身标准尺寸+0.03mm；在本实施例中，内径D3为381.15mm、或381.15-0.02mm、或381.15+0.03mm。

该内径D3所对应的圆周面与第二基准面A的同轴度形位公差要求≤0.05mm，该圆周面的表面粗糙度≤1.6μm。

A4.4、测量一号密封室上与导流套配合部位的外径D4，自身标准尺寸≤内径D4≤自身标准尺寸+0.10mm；在本实施例中，内径D4为553.00mm、或553.00+0.10mm。

该外径D4所对应的圆周面的表面粗糙度≤6.3μm。

A4.5、测量一号密封室上与热屏配合止口处的外径D5，该外径D5要求尺寸为自身标准尺寸；在本实施例中，内径D5为589.00mm。该外径D5与热屏的装配内孔的内径之间的配合要求为间隙配合。

该外径D5对应的圆周面与第二基准面A的同轴度形位公差要求≤0.05mm，该圆周面的表面粗糙度≤3.2μm。

A4.6、测量一号密封室上法兰20的厚度E，相对于第三基准面B，自身标准尺寸-0.50mm≤厚度E≤自身标准尺寸+0.50mm；在本实施例中，厚度E为126.00mm、或126.00-0.50mm、或126.00+0.50mm。

A4.7、测量一号密封室顶部表面到一号密封室上与热屏配合表面的距离H1，自身标准尺寸-0.20mm≤距离H1≤自身标准尺寸+0.20mm；在本实施例中，距离H1为358.40mm、或358.40-0.20mm、或358.40+0.20mm。

顶部表面与第三基准面B之间的平行度形位公差要求≤0.05mm，该顶部表面的表面粗糙度≤3.2μm。

A4.8、测量一号密封室顶部到其与密封静环支撑接触面的距离H2，自身标准尺寸≤距离H2≤自身标准尺寸+0.20mm；在本实施例中，距离H2为332.60mm、或332.60+0.20mm。

该顶部表面与第三基准面B之间的平行度形位公差要求≤0.05mm，一号密封室的与密封静环支撑接触面的表面粗糙度≤3.2μm。

在上述步骤A4的各种测量中：

对于内径、外径的测量，在所对应的圆周面上选用一个或多个测量点进行测量，多个测量点之间间隔45°；

对于厚度的测量，在所对应的表面上选用一个或多个测量点进行测量，多个测量点之间间隔90°；

对于距离的测量，在所对应的表面上选用一个或多个测量点进行测量，多个测量点之间间隔45°；

对于平行度的测量，在所对应的表面上选用一个或多个测量点进行测量，多个测量点之间间隔45°。

多个测量点的测量，保证获得数据的准确性。

在步骤A4的测量中，对于实际尺寸测量数值超出要求数值的情况，通过轻微的机加工或打磨等加工方式进行处理；对于实际尺寸测量数值小于要求数值的情况，可通过补焊(补焊方式可参照下述步骤B中的补焊操作)等加工方式进行处理；对于测量对象的形位公差超出要求数值的情况，通过轻微的机加工或打磨处理，但须考虑对相关联测量对象尺寸的影响。例如，当第二基准面A和第一基准面G的同轴度形位公差超出0.1mm，在第二基准A上的打磨工作，需考虑对一号密封室的上部内径D2、一号密封室上与密封静环配合处的内径D3、一号密封室上与热屏配合止口处的外径D5对应的圆周面同心度的影响，以及对第三基准面B的垂直度影响。

步骤B包括：

B1、对一号密封室的各表面是否有缺陷进行检查；

B2、对一号密封室的各表面进行液体渗透检查(LPT)，以测出缺陷；

上述的缺陷均包括划痕、凹坑、裂纹；缺陷的尺寸≥1mm。对于尺寸≥1mm的缺陷，通过补焊、机加工和/或打磨进行加工处理；机加工包括车床加工。在加工处理过程中，应避免产生大量热量，防止局部过热产生不良影响。例如，打磨工作期间对打磨面进行温度测量，从而根据温度来对打磨时间进行控制，温度应控制在100℃以内，超出温度限值后应暂停打磨工作，待温度降至环境温度后再继续打磨作业。

具体地，在步骤B1中，一号密封室的各表面包括一号密封室的上表面、下表面、密封面、与密封组件(二号、三号密封组件)密封配合的表面、以及与导流套配合部位的表面等。还检查一号密封室上螺栓孔、丝扣、热电偶套管焊缝有无损坏等异常情况。

在步骤B2中，按RCC-M规定进行液体渗透检查；液体渗透检查的位置包括一号密封室的上表面、下表面、密封面、与密封组件密封配合的表面、与导流套配合部位的表面、以及一号密封室底部的测温探头部位。

当检查出缺陷时，测量缺陷的深度，并测量缺陷所在位置处的壁厚，以壁厚减去缺陷深度，将获得的差值与壁厚预设的允许最小厚度值比较，当符合允许最小厚度值时，对深度不超过10％壁厚且不超过10mm的缺陷进行补焊加工处理以修复。

补焊包括：

对缺陷进行打磨至缺陷呈圆滑，测量打磨后缺陷的深度，对深度≤10mm的打磨后缺陷进行补焊。其中，对缺陷的线性部分打磨至线性部分消失，并进行液体渗透检查检验线性部分，若线性部分还有则继续打磨至其消失；线性部分消失后进一步打磨至圆滑，测量缺陷部分的深度，若深度大于10mm则该一号密封室报废，对深度不超过10mm的进行以下的补焊操作。

采用水平堆焊的方式对打磨后的缺陷自下而上进行逐层补焊。将打磨后的缺陷水平放置，自下而上进行堆焊，使得堆焊的焊点均通过重力作用自缺陷底面依层叠置。其中，补焊时：采用直流电源，电流为60-130A；保护气体为99.999％的氩气，流量5-15L/min；非熔化电极为钨极；非熔化电极的直径Φ为2mm或2.4mm，该非熔化电极接负；焊道为线性焊道。

在补焊过程中，在每一层堆焊完成后，测量补焊区域周围10-15mm的区域的温度。控制补焊区域周围10-15mm的区域温度低于140℃，优选低于70℃。其中，温度控制可通过以下方法实现：提高焊接速度，减少焊点滞留时间；增大氩气流量，提高散热；控制焊接电流，减少热生成。

在本实施例中，补焊选用的焊材的钢牌号为OKTigrodN316L、型号ASME/SFA5.9：ER316L，尺寸Φ1.6mm。

补焊后，补焊面稍微高于缺陷所在的表面(邻接表面)，通过机加工或打磨使得补焊面平齐或略低于邻接表面。去除补焊面与邻接表面之间的咬边痕迹。

通过机加工或打磨处理后的补焊面，必须保证该补焊面相对于基准面(如第一至第三基准面G、A、B)的测量尺寸、形位公差及表面粗糙度符合要求，并在验收时参照相关标准做液体渗透检查(LPT)。

在对缺陷加工处理修复后，执行步骤A，对一号密封室进行尺寸测量，以检验、保障一号密封室各位置尺寸在要求范围内。

在上述对一号密封室上缺陷进行补焊前，先制定补焊工序以检验焊材以及确定补焊参数，其中：

以不锈钢锻件(Z2CN19-10(控氮))作为母材锻件，确定补焊的焊材(ER316L)；

在母材锻件上加工开槽，开槽深度不超过10mm，对开槽进行打磨处理，然后进行液体渗透检查(LPT)；

在母材锻件开槽上进行堆焊，并生成焊接试验报告；

根据焊补评定试件取样图，将焊后的母材锻件进行加工取样，进行无损检测、力学评定及化学元素测定；

检测、评定报告中各项指标满足RCC-M相关章节要求，则证明该焊材、焊接工艺可以应用于一号密封室焊补修复。

在将该工艺应用于现场实际缺陷的处理前，需进行模拟件实体验证。

一号密封室修复处理工作完成后，在入库作为备件前，需将其置于压力试验装置上，进行压力试验，一号密封室在试验台架上安装调试完成后，进行冲水排气，将一号密封室的空腔变成水实体，升压至4个不同压力平台进行试验，分别是50bar、100bar、50bar、215bar，升压速率控制在10bar/min左右，每个平台下各进行保压试验10分钟，若试验期间一号密封室表面目视检查无异常，且试验后的密封室检查(方式：尺寸检查、目视检查、液体渗透检查)无异常，则证明处理后的一号密封室质量合格。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种核电站主泵密封室的检修方法，用于核电站主泵的一号密封室，其特征在于，包括以下步骤：A.尺寸测量；和/或，B.缺陷检查；

所述步骤A包括：

所述步骤B包括：

B1、对所述一号密封室的各表面是否有缺陷进行检查；

所述缺陷均包括划痕、凹坑、裂纹。

2.根据权利要求1所述的核电站主泵密封室的检修方法，其特征在于，所述步骤A4的测量包括以下A4.1至A4.8中的一种或多种：

A4.2、测量所述一号密封室的上部内径，自身标准尺寸-0.03mm≤内径≤自身标准尺寸+0.08mm；该上部内径所对应的圆周面与所述第二基准面的同轴度形位公差≤0.05mm，该圆周面的表面粗糙度≤1.6μm；

3.根据权利要求2所述的核电站主泵密封室的检修方法，其特征在于，所述步骤A4的测量中：

4.根据权利要求2所述的核电站主泵密封室的检修方法，其特征在于，所述步骤A4的测量中：

对于实际尺寸测量数值超出要求数值的情况，通过机加工或打磨处理；

5.根据权利要求1所述的核电站主泵密封室的检修方法，其特征在于，所述步骤B1中，所述一号密封室的各表面包括一号密封室的上表面、下表面、密封面、与密封组件密封配合的表面、以及与导流套配合部位的表面。

6.根据权利要求1所述的核电站主泵密封室的检修方法，其特征在于，所述步骤B2中，所述液体渗透检查的位置包括所述一号密封室的上表面、下表面、密封面、与密封组件密封配合的表面、与导流套配合部位的表面、以及所述一号密封室底部的测温探头部位。

7.根据权利要求1所述的核电站主泵密封室的检修方法，其特征在于，所述步骤B中，所述缺陷的尺寸≥1mm，通过补焊、机加工和/或打磨进行加工处理。

8.根据权利要求7所述的核电站主泵密封室的检修方法，其特征在于，所述补焊包括：

9.根据权利要求8所述的核电站主泵密封室的检修方法，其特征在于，补焊时：采用直流电源，电流为60-130A；保护气体为99.999%的氩气，流量5-15L/min；非熔化电极为钨极；非熔化电极的直径Φ为2mm或2.4mm，且该非熔化电极接负；焊道为线性焊道；

10.根据权利要求7所述的核电站主泵密封室的检修方法，其特征在于，在对所述缺陷加工处理后，执行步骤A。