核电国产化，基础数据撑起安全堡垒

高温和持久安全是高温气冷堆的设计理念，蒸汽发生器特定的运行温度，独有的换热介质环境对材料提出了更为严苛的要求，开展高温气冷堆蒸汽发生器的设计需要庞大的基础实验数据作支撑。哈电重装作为央企，为打破核电制造技术的国外垄断，肩负着核电技术国产化重任和历史使命，因此在完成国家科技重大专项高温气冷堆蒸汽发生器制造技术研发同时，以材料国产化为立足点，为核电技术设计提供理论依据。

高温、高压是高温气冷堆蒸汽发生器的显著特点。N06625合金、镍基Incoloy-800H等高温镍基合金材料和相应的高温镍基合金焊接材料，被广泛应用于高温气冷堆蒸汽发生器内件高温部件的加工制造中。该类材料在蒸汽发生器运行温度环境下的部分高温性能数据仅来源于国外标准或参考文献中，国内研究几乎处于空白。哈电重装与国内外相关材料供方进行了数十次的技术交流，与国内潜在供方合作，针对材料开展了一系列高温性能试验，积累了详实的实验数据，为蒸汽发生器的设计和制造提供了保证。

对高温气冷堆蒸汽发生器的设计，哈电重装创造性地提出来将Incoloy800H螺旋盘管和空间弯管、T22螺旋盘管、空间弯管应用于核电主换热设备的制造中。哈电重装与国内相关研究机构、供应商合作开发，完全实现了第四代核电换热管的国产化制造。在材料研发过程中，克服和解决了Incoloy-800H管和T22管高温性能降低等瓶颈性难题，创造性提出T22换热管表面高温氧化防腐蚀技术，填补了T22换热管等铁素体不耐蚀钢在高盐高湿度条件下长时间不腐蚀的国内空白，掌握了一套完整的高温气冷堆蒸汽发生器T22换热管防腐工艺。

哈电重装投入大量的人力、物力和财力，与相关研究机构一道，模拟蒸汽发生器实际运行工况环境下对换热管材料及焊接接头开展了抗水蒸汽氧化试验、晶间腐蚀说明性试验、高温持久及蠕变试验等，为蒸汽发生器的设计选材和设计安全寿命提供了数据支持。

步步创新，步步惊心

石岛湾高温气冷堆蒸汽发生器示范工程，是具有中国自主知识产权的第四代核电技术，从设计、材料和制造处处都需要创新、试验和论证。可谓每一步都是创新，而每一步创新又伴随着步步惊心。“常常艰难地迈过一个坎，紧接着还有无数个坎在等着我们继续跨越。”哈电重装项目管理部部长邱振帮总结说。

哈电重装在十年制造过程中攻克了30余项关键工艺技术，其中高精密换热管对接焊工艺、镍基合金环缝内孔全位置自动TIG焊接工艺、镍基合金焊接材料和焊接接头高温持久试验和低合金材料管子管板仰焊工艺等18项重大工艺技术均为国内首创，达到国际先进水平。

蒸汽发生器换热管高精密焊接及无损探伤，是蒸汽发生器制造过程中难度最大，耗时最长的关键工艺。蒸汽发生器内狭小空间的换热管高精密焊接是制约产品设计和制造的最大难点之一，涉及异种钢对接焊缝（T22与Incoloy800H）、同种钢对接焊缝（800H与800H和T22与T22）三种焊接接头，最小操作空间仅为41mm。在结构上包括螺旋盘管与螺旋盘管对接、螺旋盘管与空间弯管之间的对接接头。考虑到蒸汽发生器运行温度高，以及产品在役涡流检查的可实现性，换热管对接焊缝成型和内在质量要求极为苛刻。产品焊接工艺从无到有，开发及制造历时将近7年之久。

通过与国际知名焊接设备供应商合作开发，哈电重装设计出了适用于蒸汽发生器结构的专用焊接设备。成立专门的换热管生产团队，开展24小时不间断生产模式，工艺技术人员不间断现场服务，多种手段保证了换热管高精密焊接工序的顺利进行。

高温气冷堆蒸汽发生器换热管对接焊缝的无损检验，受到焊接操作空间小、重复曝光操作次数高、无法实现连续操作等因素的制约，严重影响了产品制造进度。为解决这些难题，哈电重装质量控制部无损检测技术人员设计出一种高温堆换热管焊缝专用X射线探伤仪，配备专用工具，可以自由调节机头角度和高度，精确调节和确定探伤仪焦距，满足快速检测需求。不仅保质保量还缩短了制造周期。

高精密换热管对接焊工艺技术和无损检验技术，达到国际先进水平。哈电重装是国内唯一掌握该项焊接技术的核电设备制造厂。

镍基合金环缝内孔全位置自动TIG焊接工艺是蒸汽发生器关键工艺技术，是制约蒸汽发生器制造的关键焊接难题之一。为实现产品焊接，保证焊缝质量，最大化实现制造技术国产化，哈电重装成立专项攻关组，完善产品组件施工图焊接坡口，开发专用气体保护装置；了解相关镍基材料的焊接特性，经充分论证和多次模拟试验，获得了稳定的焊接工艺；根据产品结构特点，还自主设计和制作了4套专用自动焊接系统，实现镍基合金内孔全位置自动TIG焊接。

三条镍基总装焊缝焊接历时52天，比预期提前近一个月。在国内首次实现了蒸汽发生器的厚壁镍基合金窄间隙全位置单面焊接，标志着哈电重装熟练掌握镍基合金全位置窄间隙自动TIG焊接工艺，是哈电重装的里程碑式事件。“经过三种最严格检测，三条焊接缝都达到100%一次性焊接合格，这在同行业中是非常罕见的。”哈电重装生产制造部部长王佐森自豪地说。

经过十年技术研发和产品制造历程，哈电拥有了整套经过实践验证的成熟制造技术，某些关键技术的开发耗费数年之久，拥有了针对产品特点研发设计的专用设备和大型工装，拥有了一支技艺精湛的能工巧匠队伍，还拥有认真负责的检测检验人员，为产品质量把守最后防线，这也标志着哈电重装具备了批量生产60万千瓦高温气冷堆蒸汽发生器的制造能力。

从梦想到现实，跨越2461张图纸

在图纸转化过程中，清华大学负责提供设计总图和设计要求，施工图设计主要由哈电重装公司负责。时间紧、任务重，蒸汽出口连接管设计是全新结构，设计过程无可参凭，尤其必须充分考虑、提前预见实际操作的可行性，部分设计结构更要通过电脑三维立体模拟焊接与装配，进行大量试验验证。面对困境，技术人员坚持学习，与设计方和其他相关方进行深入讨论和分析，不断取长补短，攻克难关，蒸汽发生器设计方案不断优化完善。从2009年至2015年，施工图先后6次升版，先后完成包括壳体、内件、蒸汽入口、蒸汽出口连接管支承与包裹施工图等在内的2461张首批高温气冷堆蒸汽发生器施工图纸，持续4年布管工艺设计，先后设计了3种布管方案，制作了3套实体模型，最终实现了管子的穿针引线，像编花篮一样，把密密麻麻的上千条管线成功按照设计编入蒸汽发生器的内部。

蒸汽发生器换热内件与承压壳体套装也是一大瓶颈难题。总高约15米、直径约3.5米的换热内件垂直装入承压壳体，套装总高度达到30米，最小配合间隙仅为毫米级，且同时受到上、中、下三个定位尺寸的约束，丝毫的偏差都可能导致各个接口无法准确组对。公司技术人员从套装方案设计、专用吊具设计、关键配合尺寸精确测量、现场统一指挥作业等方面采取措施，实现了换热内件一次引入承压壳体，承重法兰、上下接管均与承压壳体准确对接，实现了高温气冷堆蒸汽发生器制造的又一重大突破。

无数类似经历贯穿了全球首台球床模块式高温气冷堆核电蒸汽发生器制造的整个过程，诸多不同难题被不同方法解决，诸多不同困难被不同方式克服，摆在哈电重装面前阻碍四代核电产品制造的诸多“绊脚石”成功被改造成了“垫脚石”。2017年2月6日，蒸汽发生器壳体完成水压试验；2018年6月26日，蒸汽发生器内件完工，具备与壳体整体套装条件；2018年7月6日，蒸汽发生器内件与壳体完成整体套装；2018年9月29日，蒸汽发生器总装后气压试验合格；2018年10月28日，蒸汽发生器具备出厂条件。