CN106098112B - 高温气冷堆主氦风机电气贯穿件及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高温气冷堆主氦风机电气贯穿件及其加工方法。它解决了现有电气贯穿件密封性差等问题。包括具有空腔的不锈钢主体法兰，不锈钢主体法兰上设有若干轴向贯穿整个不锈钢主体法兰的通孔，通孔内均穿设有能延伸至不锈钢主体法兰两端外侧的导体组件，且导体组件包括由可伐合金材料制成的金属传输导体，金属传输导体周向外表面通过烧结方式设有陶瓷定位套体且陶瓷定位套体与金属传输导体连为一体式结构，陶瓷定位套体通过钎焊方式固定设置在通孔内。优点在于：结构简单，具有机械性能和密封性能好，绝缘性能和承压能力强，抗震缓冲效果好，耐辐射，耐老化，使用寿命长，稳定性好。

Description

高温气冷堆主氦风机电气贯穿件及其加工方法

技术领域

本发明属于核反应堆电气贯穿件设备技术领域，尤其是涉及一种高温气冷堆主氦风机电气贯穿件及其加工方法。

背景技术

高温气冷堆是我国自主研发的具有自主知识产权的国际第四代反应堆型，在国家“863”计划的支持下，自上世纪八十年代中期，我国开展了10MW高温气冷实验堆的研究、开发，高温气冷堆主氦风机电气贯穿件是安装在反应堆压力容器上作为压力容器的一部分防止反应堆核原料泄露并对反应堆内的设备提供信号、动力。长期使用温度为150℃事故温度250℃压力为7.0Mpa，且有大量辐射。目前市场上的有机材料难以满足反应堆耐辐照、耐高温、寿命长的特殊要求，这就使得现有的电气贯穿件存在以下缺点：稳定性，机械性能和密封性能差，绝缘性能和承压能力差，抗辐射能力差，容易老化，使用寿命短的问题。

为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种金属陶瓷烧结高温高压电气贯穿件[申请号：201320400879.X]，包括贯穿件本体、测泄仪表和绝缘组合，贯穿件本体包括一个或多个陶瓷管、一个或多个导体、内承压法兰和外承压法兰，陶瓷管与导体分别一一对应地烧结密封，再与内承压法兰和外承压法兰烧结密封成贯穿件本体。内、外承压法兰之间构有一个空腔，通过外承压法兰的内管和连接管、三通阀组及压力表组成测泄仪表。贯穿件本体两端通过压板、压紧盘和瓷瓶等构成绝缘组合。

上述方案在一定程度上解决了现有电气贯穿件的结构强度较差问题，但是该方案依然无法从根本上解决密封性差，承压能力差，稳定性较差等缺陷，而且不耐辐射，不耐老化，同时难以加工制作。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种结构简单合理，稳定性好的高温气冷堆主氦风机电气贯穿件。

本发明的另一个目的是针对上述问题，提供一种易于加工制作的高温气冷堆主氦风机电气贯穿件的加工方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本发明的第一构想在于提供一种高温气冷堆主氦风机电气贯穿件，包括具有空腔的不锈钢主体法兰，其特征在于，所述的不锈钢主体法兰上设有若干轴向贯穿整个不锈钢主体法兰的通孔，所述的通孔内均穿设有能延伸至不锈钢主体法兰两端外侧的导体组件，且所述的导体组件包括由可伐合金材料制成的金属传输导体，所述的金属传输导体周向外表面通过烧结方式设有陶瓷定位套体且所述的陶瓷定位套体与金属传输导体连为一体式结构，所述的陶瓷定位套体通过钎焊方式固定设置在通孔内。不锈钢主体法兰具有耐腐蚀防锈作用，且通过在金属传输导体外表面烧结有陶瓷定位套体使得本电气贯穿件耐辐射能力强，稳定性好。

在上述的高温气冷堆主氦风机电气贯穿件中，所述的陶瓷定位套体的热膨胀系数与金属传输导体的热膨胀系数相同。优选地，也可以选择与陶瓷定位套体的热膨胀系数相近的金属传输导体，这样可以保证在金属传输导体外部包裹陶瓷定位套体的烧结工艺过程中不会因为热胀冷缩出现泄漏或承压不足等情况。

在上述的高温气冷堆主氦风机电气贯穿件中，所述的通孔自不锈钢主体法兰的端部中心逐渐向外呈发散状分布设置；所述的通孔的数量为128个，且各个通孔均匀分布设置。这样使得导体组件较为集中地设置在不锈钢主体法兰中部，保证了导体组件在高辐射状态下不易被破坏。

在上述的高温气冷堆主氦风机电气贯穿件中，所述的不锈钢主体法兰两端分别通过安装结构设有与不锈钢主体法兰同轴设置的支撑盘，且所述的导体组件分别贯穿于支撑盘内。支撑盘对导体组件起到支撑作用，使得导体组件的安装稳定性更高。

在上述的高温气冷堆主氦风机电气贯穿件中，所述的安装结构包括若干设置在支撑盘周向外侧的安装孔，若干连接杆分别穿设于不锈钢主体法兰且所述连接杆两端分别贯穿于安装孔，在连接杆两端分别设有能将支撑盘与连接杆固定的安装螺母。优选地，这里的安装孔均匀设置的支撑盘周向外侧，这样使得支撑盘的安装稳定性高，承压能力强。

在上述的高温气冷堆主氦风机电气贯穿件中，在不锈钢主体法兰两端的端面分别设有密封槽，所述的密封槽内设有能将通孔端部封堵的硅橡胶密封垫，且所述的导体组件与连接杆分别穿设于硅橡胶密封垫内。显然，采用该结构能对通孔端部与导体组件进行密封，使得本电气贯穿件密封性好。

在上述的高温气冷堆主氦风机电气贯穿件中，所述的不锈钢主体法兰由第一法兰与第二法兰通过密封固定结构相互拼合而成，所述的第一法兰内侧具有第一凹槽，所述的第二法兰内侧具有与第一凹槽相对应的第二凹槽，且所述的第一凹槽与第二凹槽相互对接从而形成上述空腔。显然，拼合式的不锈钢主体法兰更加易于加工制作，节约了成本。

在上述的高温气冷堆主氦风机电气贯穿件中，所述的密封固定结构包括若干设置在第一法兰周向外侧的第一固定孔，所述的第二法兰周向外侧设有若干与第一固定孔一一对应的第二固定孔，且所述的第一固定孔与第二固定孔通过固定螺栓固定相连，所述的第一法兰与第二法兰之间通过银焊方式相连，且在第一法兰与第二法兰之间还设有若干密封圈。采用银焊与螺栓两种连接方式使得第一法兰与第二法兰连接牢固，密封圈保证了第一法兰与第二法兰之间的密封性，从而提高整个电气贯穿件的密封效果。

本发明的第二构想在于提供一种上述的高温气冷堆主氦风机电气贯穿件的加工方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

A、在不锈钢主体法兰上开设若干轴向贯穿不锈钢主体法兰的通孔，在通孔内穿设有导体组件，导体组件内芯为可伐合金材料制成的金属传输导体，在金属传输导体周向外表面通过烧结方式设有陶瓷定位套体；

B、在保证陶瓷定位套体外表面均匀性的前提下对陶瓷定位套体进行陶瓷金属化，然后对不锈钢主体法兰进行完全烧氢处理，再进行酸洗保证表面的清洁度，酸洗完后表面进行镀镍处理，然后将陶瓷定位套体采用钎焊方式焊接在通孔内。

将外部包裹有陶瓷定位套体的金属传输导体装入通孔中，需要将陶瓷定位套体和不锈钢主体法兰之间进行钎焊，由于陶瓷不能直接与不锈钢主体法兰进行焊接，所以，必须先将陶瓷进行金属化，金属化必须保证陶瓷表面均匀性，否则将会出现焊接不牢的现象，不锈钢主体法兰需进行完全烧氢处理保证在真空烧结的过程中没有杂质，再进行酸洗保证零件表面的清洁度避免在烧结过程由于杂质使得陶瓷和不锈钢不能完全连接或者连接不牢，酸洗完后表面进行镀镍处理，保证烧结过程的密封性能。

在上述的高温气冷堆主氦风机电气贯穿件的加工方法中，在步骤B中陶瓷定位套体与通孔的钎焊方式采用点对点加温方式，保证钎焊过程中每一个通孔内的温度在1300℃±5°。这样保证每一根通孔中的导体组件的烧结温度，温度过高或者过低都会出现泄漏现象且只能一次成型不能重复烧结。

与现有的技术相比，本中压电气贯穿件陶瓷组件的优点在于：结构简单，具有机械性能和密封性能好，绝缘性能和承压能力强，抗震缓冲效果好，耐辐射，耐老化，使用寿命长，稳定性好。

附图说明

图1为本发明提供的结构示意图。

图2为本发明提供的另一个视角的结构示意图。

图中，不锈钢主体法兰1、空腔11、第一法兰12、第一凹槽121、第二法兰13、第二凹槽131、通孔2、导体组件3、金属传输导体31、陶瓷定位套体32、安装结构4、支撑盘41、安装孔42、连接杆43、安装螺母44、密封槽5、硅橡胶密封垫51、密封固定结构6、第一固定孔61、第二固定孔62、固定螺栓63、密封圈64。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1-2所示，本高温气冷堆主氦风机电气贯穿件，包括具有空腔11的不锈钢主体法兰1，不锈钢主体法兰1上设有若干轴向贯穿整个不锈钢主体法兰1的通孔2，通孔2内均穿设有能延伸至不锈钢主体法兰1两端外侧的导体组件3，且导体组件3包括由可伐合金材料制成的金属传输导体31，金属传输导体31周向外表面通过烧结方式设有陶瓷定位套体32且陶瓷定位套体32与金属传输导体31连为一体式结构，陶瓷定位套体32通过钎焊方式固定设置在通孔2内，不锈钢主体法兰1具有耐腐蚀防锈作用，且通过在金属传输导体3外表面烧结有陶瓷定位套体32使得本电气贯穿件耐辐射能力强，稳定性好。

具体地，本实施例中的陶瓷定位套体32的热膨胀系数与金属传输导体31的热膨胀系数相同或相近，这样可以保证在金属传输导体31外部包裹陶瓷定位套体32的烧结工艺过程中不会因为热胀冷缩出现泄漏或承压不足等情况。优选地，这里的通孔2自不锈钢主体法兰1的端部中心逐渐向外呈发散状分布设置；通孔2的数量为128个，且各个通孔2均匀分布设置，这样使得导体组件3较为集中地设置在不锈钢主体法兰1中部，保证了导体组件3在高辐射状态下不易被破坏。

进一步地，本实施例中的不锈钢主体法兰1两端分别通过安装结构4设有与不锈钢主体法兰1同轴设置的支撑盘41，且导体组件3分别贯穿于支撑盘41内，支撑盘对41导体组件3起到支撑作用，使得导体组件3的安装稳定性更高。其中，这里的安装结构4包括若干设置在支撑盘41周向外侧的安装孔42，若干连接杆43分别穿设于不锈钢主体法兰1且所述连接杆43两端分别贯穿于安装孔42，在连接杆43两端分别设有能将支撑盘41与连接杆43固定的安装螺母44，这里的安装孔42均匀设置的支撑盘41周向外侧，这样使得支撑盘41的安装稳定性高，承压能力强。优选地，在不锈钢主体法兰1两端的端面分别设有密封槽5，密封槽5内设有能将通孔2端部封堵的硅橡胶密封垫51，且导体组件3与连接杆43分别穿设于硅橡胶密封垫51内，这样能对通孔2端部与导体组件3进行密封，使得本电气贯穿件密封性好。

更进一步地，本实施例中的不锈钢主体法兰1由第一法兰12与第二法兰13通过密封固定结构6相互拼合而成，第一法兰12内侧具有第一凹槽121，第二法兰13内侧具有与第一凹槽121相对应的第二凹槽131，且第一凹槽121与第二凹槽131相互对接从而形成上述空腔11，拼合式的不锈钢主体法兰1更加易于加工制作，节约了成本。其中，这里的密封固定结构6包括若干设置在第一法兰12周向外侧的第一固定孔61，第二法兰13周向外侧设有若干与第一固定孔61一一对应的第二固定孔62，且第一固定孔61与第二固定孔62通过固定螺栓63固定相连，第一法兰12与第二法兰13之间通过银焊方式相连，且在第一法兰12与第二法兰13之间还设有若干密封圈64，采用银焊与螺栓两种连接方式使得第一法兰12与第二法兰13连接牢固，密封圈64保证了第一法兰12与第二法兰13之间的密封性，从而提高整个电气贯穿件的密封效果。

本实施例中的高温气冷堆主氦风机电气贯穿件的加工方法，包括下述步骤：A、在不锈钢主体法兰1上开设若干轴向贯穿不锈钢主体法兰1的通孔2，在通孔2内穿设有导体组件3，导体组件3内芯为可伐合金材料制成的金属传输导体31，在金属传输导体31周向外表面通过烧结方式设有陶瓷定位套体32；B、在保证陶瓷定位套体32外表面均匀性的前提下对陶瓷定位套体32进行陶瓷金属化，然后对不锈钢主体法兰1进行完全烧氢处理，再进行酸洗保证表面的清洁度，酸洗完后表面进行镀镍处理，然后将陶瓷定位套体32采用钎焊方式焊接在通孔2内，将外部包裹有陶瓷定位套体32的金属传输导体31装入通孔2中，需要将陶瓷定位套体32和不锈钢主体法兰1之间进行钎焊，由于陶瓷不能直接与不锈钢主体法兰1进行焊接，所以，必须先将陶瓷进行金属化，金属化必须保证陶瓷表面均匀性，否则将会出现焊接不牢的现象，不锈钢主体法兰1需进行完全烧氢处理保证在真空烧结的过程中没有杂质，再进行酸洗保证零件表面的清洁度避免在烧结过程由于杂质使得陶瓷和不锈钢不能完全连接或者连接不牢，酸洗完后表面进行镀镍处理，保证烧结过程的密封性能。

在步骤B中陶瓷定位套体32与通孔2的钎焊方式采用点对点加温方式，保证钎焊过程中每一个通孔2内的温度在1300℃±5°，这样保证每一根通孔2中的导体组件3的烧结温度，温度过高或者过低都会出现泄漏现象且只能一次成型不能重复烧结。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了不锈钢主体法兰1、空腔11、第一法兰12、第一凹槽121、第二法兰13、第二凹槽131、通孔2、导体组件3、金属传输导体31、陶瓷定位套体32、安装结构4、支撑盘41、安装孔42、连接杆43、安装螺母44、密封槽5、硅橡胶密封垫51、密封固定结构6、第一固定孔61、第二固定孔62、固定螺栓63、密封圈64等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (5)

1.一种高温气冷堆主氦风机电气贯穿件，包括具有空腔（11）的不锈钢主体法兰（1），其特征在于，所述的不锈钢主体法兰（1）上设有若干轴向贯穿整个不锈钢主体法兰（1）的通孔（2），所述的通孔（2）内均穿设有能延伸至不锈钢主体法兰（1）两端外侧的导体组件（3），且所述的导体组件（3）包括由可伐合金材料制成的金属传输导体（31），所述的金属传输导体（31）周向外表面通过烧结方式设有陶瓷定位套体（32）且所述的陶瓷定位套体（32）与金属传输导体（31）连为一体式结构，所述的陶瓷定位套体（32）通过钎焊方式固定设置在通孔（2）内；所述的陶瓷定位套体（32）的热膨胀系数与金属传输导体（31）的热膨胀系数相同；所述的通孔（2）自不锈钢主体法兰（1）的端部中心逐渐向外呈发散状分布设置；所述的通孔（2）的数量为128个，且各个通孔（2）均匀分布设置；所述的不锈钢主体法兰（1）两端分别通过安装结构（4）设有与不锈钢主体法兰（1）同轴设置的支撑盘（41），且所述的导体组件（3）分别贯穿于支撑盘（41）内；

本高温气冷堆主氦风机电气贯穿件的加工方法，包括下述步骤 ：

A、在不锈钢主体法兰（1）上开设若干轴向贯穿不锈钢主体法兰（1）的通孔（2），在通孔（2）内穿设有导体组件（3），导体组件（3）内芯为可伐合金材料制成的金属传输导体（31），在金属传输导体（31）周向外表面通过烧结方式设有陶瓷定位套体（32）；

B、在保证陶瓷定位套体（32）外表面均匀性的前提下对陶瓷定位套体（32）进行陶瓷金属化，然后对不锈钢主体法兰（1）进行完全烧氢处理，再进行酸洗保证表面的清洁度，酸洗完后表面进行镀镍处理，然后将陶瓷定位套体（32）采用钎焊方式焊接在通孔（2）内；在步骤B中陶瓷定位套体（32）与通孔（2）的钎焊方式采用点对点加温方式，保证钎焊过程中每一个通孔（2）内的温度在1300℃±5°。

2.根据权利要求1所述的高温气冷堆主氦风机电气贯穿件，其特征在于，所述的安装结构（4）包括若干设置在支撑盘（41）周向外侧的安装孔（42），若干连接杆（43）分别穿设于不锈钢主体法兰（1）且所述连接杆（43）两端分别贯穿于安装孔（42），在连接杆（43）两端分别设有能将支撑盘（41）与连接杆（43）固定的安装螺母（44）。

3.根据权利要求2所述的高温气冷堆主氦风机电气贯穿件，其特征在于，在不锈钢主体法兰（1）两端的端面分别设有密封槽（5），所述的密封槽（5）内设有能将通孔（2）端部封堵的硅橡胶密封垫（51），且所述的导体组件（3）与连接杆（43）分别穿设于硅橡胶密封垫（51）内。

4.根据权利要求3所述的高温气冷堆主氦风机电气贯穿件，其特征在于，所述的不锈钢主体法兰（1）由第一法兰（12）与第二法兰（13）通过密封固定结构（6）相互拼合而成，所述的第一法兰（12）内侧具有第一凹槽（121），所述的第二法兰（13）内侧具有与第一凹槽（121）相对应的第二凹槽（131），且所述的第一凹槽（121）与第二凹槽（131）相互对接从而形成上述空腔（11）。

5.根据权利要求4所述的高温气冷堆主氦风机电气贯穿件，其特征在于，所述的密封固定结构（6）包括若干设置在第一法兰（12）周向外侧的第一固定孔（61），所述的第二法兰（13）周向外侧设有若干与第一固定孔（61）一一对应的第二固定孔（62），且所述的第一固定孔（61）与第二固定孔（62）通过固定螺栓（63）固定相连，所述的第一法兰（12）与第二法兰（13）之间通过银焊方式相连，且在第一法兰（12）与第二法兰（13）之间还设有若干密封圈（64）。