10.Корпусное оборудование аэс

Оболочки реактора и парогенератора энергоблока (рис.91) атомной электростанции (АЭС) изготовляют­ся с помощью сварки и являются примером особо ответ­ственных конструкций, работающих в условиях высоких температур и давлений в течение длительного времени.

Рис.91. Схема энергоблока АЭС

Постоянно увеличиваются масса и размеры корпусов (рис. 92).

Рис.92.Эволюция размеров корпусов атомных реакторов

Корпус атомного реактора представляет собой толстостен­ную цилиндрическую обечайку со сферическими днища­ми и большим числом патрубков (рис.93). Расчленение корпуса на отдельные заготовки производят, исходя из возможностей технологического оборудования (рис.94). Поскольку в цилиндрической оболочке при наличии внут­реннего давления продольный шов нагружен растягиваю­щими напряжениями, вдвое превышающими напряжения в кольцевых швах, в России принята технология изготовле­ния бесшовных обечаек, получаемых методом свободной ковки на прессе. Внутренняя поверхность обечаек для по­вышения коррозионной стойкости подвергается авто­матической дуговой наплавке аустенитным ленточным электродом (рис.95).

Рис.93 Схема Российского водо-водяного реактора

Рис.94. Заготовки корпуса реактора

Рис.95. Наплавка ленточным электродом внутренней поверхности обечайки

Отдельные обечайки, имеющие толщину 300мм и бо­лее, соединяют многослойной автоматической сваркой под флюсом. Разделка кромок и сечение кольцевых свар­ных швов показаны на рис.96.

Рис.96 Разделка кромок (а) и сечение (б) кольцевых швов

Конструкция и технология изготовления парогенерато­ра аналогичны, однако стенка имеет меньшую толщину и разделка кромок кольцевых стыков предусматривает одностороннюю многослойную сварку с подваркой корня шва изнутри (рис.97) .

Рис.97. Корпус парогенератора

Вварка патрубков диаметром 250-500мм может производиться по двум схемам (рис. 98,а,б). Схема на рис.98,а, принятая в зарубежной практике реакторостроения, предусматривает применение вварных патрубков сложной формы с ручной дуговой сваркой криволинейно­го стыка.

Рис.98. Способы варки патрубков в корпус реактора

В России используют механизированную много­слойную приварку приставных патрубков (рис.98,6) . При этом исходное отверстие обечайки (рис.99, а) отбортовывают на прессе фигурным пуансоном (рис.99,б) и далее производят механическую обработку кромок, как пока­зано на рис.9,в. Для исключения ручной подварки корня шва и предотвращения прожогов при первом проходе диа­метр патрубка и отверстие в обечайке делаются меньше расчетного. После приварки патрубка отверстие раста­чивается до расчетного значения.

Рис.99 Подготовка патрубка к сварке

Существенно снизить трудоемкость позволяет применение способа электрошла­ковой выплавки патрубков (рис.100). В просверленное отверстие заводят металлическую пробку 2, на которой начинают электрошлаковый процесс. Форму и размеры пат­рубку придают медным охлаждаемым кристаллизатором 1. После выплавки в патрубке сверлят и растачивают отвер­стие.

Рис.100. Электрошлаковая выплавка патрубка

За рубежом корпуса мощных реакторов изготовляют из поковок, соединяемых не только кольцевыми, но и продольными швами. Толстые заготовки металла для кор­пусов получают прокаткой или ковкой с последующей формовкой на прессе. Так, у корпуса реактора, показанно­го на рис.101 (ФРГ), элементы нижнего сферического поя­са и нижнего днища сделаны из проката, фланцы, обечайка патрубковой зоны и другие обечайки -из поковок. Про­дольные швы выполняют в основном электрошлаковой сваркой с последующей закалкой и отпуском. Однако в связи с тем, что соединения при многослойной автоматической сварке под флюсом имеют более высокую проч­ность и пластичность, а также в связи с возросшей произ­водительностью дуговой сварки ее применили для сварки продольных швов при толщине металла заготовок до 400мм.

Рис.101. Корпус реактора АЭС

Характерная форма разделки кромок и схема на­ложения слоев показаны на рис.102, а. Такая технология требует частой кантовки изделия, чтобы чередовать запол­нение разделки с внутренней и наружной стороны.

Рис.102 Разделка кромок продольных швов

Этих недостатков не имеет способ сварки под флюсом вертикальных швов в нижнем положении, называемый спо­собом "сабверт". Разделка кромок приведена на рис. 12,6. Кромки свариваемого стыка располагают вертикально, как и при электрошлаковой сварке. Отдельные слои нак­ладывают в разделке перпендикулярно к оси обечайки вдоль толщины ее стенки, начиная от нижнего края стыка. Первые два валика выполняют на подкладке. Сверку ве­дут по узкому зазору. В каждом слое накладывают два ва­лика толщиной по 4 мм в направлении от оператора. Коль­цевые швы выполняют автоматической сваркой под флю­сом. Разделка кромок предусматривает или применение стальных подкладок (рис.103, а, б), или подварку корня шва (рис.103,в).

Рис.103. Разделка кромок кольцевых швов

При сварке сферической крышки с фланцем корпуса реактора (рис.104) толщина свариваемого металла состав­ляет 670мм. Шов выполняют дуговой сваркой под флю­сом в узкий зазор сварочным аппаратом, обеспечивающим раскладку в каждом слое по три валика. После сварки ко­рень шва удаляют механической обработкой.

Рис.104. Конструкция соединения сферической крышки с фланцем корпуса реактора