蒸汽发生器设计、制造技术要求

蒸汽发生器设计、制造技术要求

二○○八年一月

目录

1．设备功能

2．安全分级、抗震类别和质保分级3．遵循导则、规范和标准

4．设计技术要求

5．结构描述

6.主要材料和焊接材料

7.供货和服务范围

8.制造和验收要求

9.包装、运输和贮存要求

10.运行、维修要求

1．设备功能

蒸汽发生器为压水堆核电厂一、二回路之间的换热设备，来自反应堆冷却剂进入蒸汽发生器的一次侧，通过U形管将热量传给二次侧的介质，产生汽－水混合物，汽水混合物经过内置式汽水分离器分离成饱和蒸汽和水，经干燥器干燥后成为干饱和蒸汽（温度不超过5%）。蒸汽从蒸汽出口管嘴流出驱动汽轮发电机组作功发电。

蒸汽发生器为高温高压的压力容器，蒸汽发生器的传热管作为一、二次侧介质的隔离屏障，其安全性和可靠性必须得到充分保证。

2．安全分级、抗震类别和质保分级

3．遵循导则、规范和标准

3.1管理导则

NRC，RG1.26 核电站的含汽水－水，以及含放射性废物的部件

的质量组分级和标准

NRG，同RG1.29 有关地震的设计分类

IAEA50-C/SG-Q(1996) 核电厂和其他核设施安全的质量保证

HAF102 核电厂设计安全规定

HAD103/01 核电厂运行限值和条件

HAD103/07 核电厂在役检查

3.2ASME和ASTM规范（2006年版）

ASME规范

第II卷材料技术条件

第III卷第一册NB及附录E 核动力装置设备

第V卷无损检测

第IX卷焊接及钎焊评定

第XI卷核动力装置设备在役检查规程

ASTM规范：

E185，E228，A262，A370，A508，A388

3.3国家标准（最新版）

GB/T：228, 229, 232, 699, 1804, 1954, 2649, 2650, 2651, 2652, 2653, 2654, 3280, 4237, 4334.5, 4338, 6803

4．设计技术要求

4.1设计准则

a. 蒸汽发生器的材料（包括母材，焊材，螺栓件及附件材料）的规格及质量应符合国内外有关标准要求。

b. 蒸汽发生器材料应满足断裂韧性要求，保证材料在设计寿期内各类运行工况及水压试验状态下不处于脆性状态。

c.蒸汽发生器材料的设计应力强度为下列各值的最小值：

1)对铁素体材料：

室温下规定的最小抗拉强度的1/3；

设计温度下抗拉强度的1/3；

室温下规定的最小屈服强度的2/3；

设计温度下屈服强度的2/3。

2)对奥氏体：（镍－铬－铁，镍－铁－铬合金）

室温下规定的最小抗拉强度的1/3；

设计温度下抗拉强度的1/3；

室温下规定的最小屈服强度的2/3；

设计温度下屈服强度的90%，但不超过最小屈服强度的2/3。

3)对螺栓材料

室温下规定的最小屈服强度的1/3；

设计温度下屈服强度的1/3。

4)蒸汽发生器应采用分析法设计，在设计基准地震工况分解与工况I，

II，III，IV类载荷组合作用下，各类应力值及变形量应在限值内。

5)应对蒸汽发生器在实际使用载荷下的工况次数进行疲劳分析，其累

积疲劳损伤系数应小于1.0。

6)采用弹性断裂力学原理，评定或防止脆性断裂，并遵守有关规定，

对水压试验采用无延性转变温度法，防止脆性断裂。

7)对U型管束组件，应进行流体载荷和流致振动分析计算。

8)设计寿命评定，满功率下累计运行寿命60年。

4.2蒸汽发生器传热设计要求：

为保证提供足够的蒸汽发电，蒸汽发生器必须具有足够的传热面积。在设计寿期末管子污脏，且假定有堵管情况下蒸汽发生器仍能提供额定压力和流量的蒸汽。

因此传热面积计算应考虑下列要求：

－传热面积设计余量不小于10%；

－传热管设计堵管量不小于5%；

4.3汽水分离装置的设计要求：

汽水分离装置由第一级旋叶式分离，第二级带钩波形板分离器以及第三级带钩波形蒸汽干燥器组成，第一、二级分离器连成一体。

为保证汽轮机长期正确工作，蒸汽发生器出口蒸汽湿度应不超过0.1（热量百分比）汽水分离器装置必须在下列工况达到：

－100%负荷稳态运行

－15%－100%负荷变化范围，以每分钟5%的满负荷速率升负荷或降负荷－15%－100%负荷范围，以10%的满负荷阶路变化。

4.4传热管设计要求

蒸汽发生器U型管传热管材料选用Inconel 690TT，合金，热处理通火管。

U形传热管，管板和管子－管板连接设计和制造要求，必须保证达到“零泄漏”的要求，即在氦气检漏时，每根管子－管板焊缝泄漏率不超过

4.0×10-8(Pa.m3/s)，二次侧向一次侧的总泄漏率不超过4.0×10-7(Pa.m3/s)。管子与管板采用液压全胀将传热管胀在管板中。

管子支承板材料为405不锈钢，管孔为拉削加工的平面接触式四叶草孔或三叶草孔，使介质能冲刷到管子与管孔的间隙中，以防止管子的腐蚀压扁。

采用流量分配板，改善二次侧向管板区热工－水力状况，缩小了低流区，提高排污效率。

为防止U形管弯头与抗振条接触处微振磨损，设计采用三组或三组以上抗振条，其材料为Inconel 690合金，抗震条呈V形。

4.5采用内置式蒸汽流量限制器，它由七个焊接在蒸汽出口管嘴中的文丘利喷组成。要求在假接主蒸汽管大不口事故下，它能限制蒸汽流量，从而减少反应堆冷却剂系统各部件的瞬态热应力。

4.6设计参数：

正常工况使用环境：

温度：＜50℃压力：常压湿度：30－80%

失水事故工况：

温度：≤127℃压力：0.35MPa湿度：100%

水质：硼酸水2000ppm，氢氧化钠0.75%PH≤10

试验条件：

温度：≤135℃压力：0.30MPa湿度：100%

辐照剂量60年，剂量当量率≤0.5Sv/a

累计剂量为3×105Gy

设计参数：

一次侧工作压力15.2MPa

一次侧设计压力17.16MPa

一次侧水压试验压力21.48MPa

一次侧设计温度350℃

饱和蒸汽压力 5.61MPa

饱和蒸汽温度272.9

蒸汽产量（额定）1866k/s

出口蒸汽干度0.10%

二次侧设计压力8.17Mpa