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我國核電裝備制造發(fā)展動態(tài)

2019-01-07 17:49  來源: 重點(diǎn)行業(yè)研究  瀏覽:  

摘要:

通過消化吸收國外先進(jìn)技術(shù),大力推進(jìn)自主創(chuàng)新,我國核電關(guān)鍵設(shè)備和材料的自主化、國產(chǎn)化取得了重大突破,發(fā)展壯大了一批為核電配套的裝備和零部件生產(chǎn)企業(yè),并掌握了核島和常規(guī)島關(guān)鍵設(shè)備設(shè)計(jì)、制造的核心技術(shù)。國內(nèi)核電裝備制造業(yè)產(chǎn)品供應(yīng)鏈已全面覆蓋我國國內(nèi)建設(shè)的各類核電堆型,后續(xù)三代核電工程項(xiàng)目設(shè)備國產(chǎn)化率均可達(dá)到85%以上,并形成了年產(chǎn)8~10臺(套)三代核電設(shè)備供貨能力。

一 核電裝備制造國產(chǎn)化格局基本形成

在我國核電發(fā)展過程中,黨中央和國務(wù)院始終十分重視核電裝備的國產(chǎn)化工作。2006年2月13日,國務(wù)院國發(fā)〔2006〕8號文提出了關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見,明確把發(fā)展百萬千瓦級核電機(jī)組列為16項(xiàng)關(guān)鍵領(lǐng)域重大技術(shù)裝備和產(chǎn)品之一。

2006年3月22日的國務(wù)院129次常務(wù)會議在審議并原則通過《核電中長期發(fā)展規(guī)劃(2005~2020年)》時,強(qiáng)調(diào)了核電發(fā)展規(guī)劃要著力抓好的六個方面工作,明確指出,要“積極推動現(xiàn)有國內(nèi)技術(shù)力量和設(shè)備制造企業(yè)重組,加快推進(jìn)核電設(shè)備制造自主化,重點(diǎn)突破關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造技術(shù),努力提高成套設(shè)備生產(chǎn)能力”,為核電裝備制造和國產(chǎn)化工作指明了方向。

為大力推進(jìn)核電設(shè)備國產(chǎn)化工作,提高國內(nèi)核電設(shè)備的制造能力,國家發(fā)展和改革委員會曾多次召開專項(xiàng)會議,進(jìn)一步明確了主要設(shè)備以及重要核級泵閥和主要設(shè)備原材料的國產(chǎn)化思路和措施。

我國核電裝備制造業(yè)經(jīng)歷了起步、發(fā)展、突破和提升等階段,在核電設(shè)備國產(chǎn)化推進(jìn)過程中始終堅(jiān)持“安全第一、質(zhì)量第一”的原則,保證國產(chǎn)設(shè)備滿足技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求并滿足建設(shè)進(jìn)度的需要;同時堅(jiān)持高標(biāo)準(zhǔn),以推進(jìn)核電裝備在高起點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng)新。核電設(shè)備國產(chǎn)化工作注重全面推進(jìn),重點(diǎn)突破、解決我國核電發(fā)展中存在的關(guān)鍵設(shè)備制造長期受制于人的問題,并最終形成了有效的國內(nèi)和國際市場競爭和互動的格局,在滿足國家核電批量化建設(shè)需要的同時,提升了我國裝備制造業(yè)的整體能力、技術(shù)水平和市場競爭力。

(一)核電主要裝備國產(chǎn)化情況

依托于大型先進(jìn)壓水堆及高溫氣冷堆核電重大專項(xiàng),在中央財(cái)政的支持下,以企業(yè)為主體,通過產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同推進(jìn),我國在核電站關(guān)鍵設(shè)備材料研制領(lǐng)域取得了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的成果,使我國核電自主創(chuàng)新能力得到了顯著提升,部分研發(fā)成果填補(bǔ)了國際、國內(nèi)空白,核電技術(shù)裝備“補(bǔ)短板”取得突破。

1.核島主設(shè)備制造

在核島主設(shè)備制造方面,反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器、控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)、堆內(nèi)構(gòu)件、主管道等均實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化,已經(jīng)具備每年提供8~10套核島裝備的能力。

(1)反應(yīng)堆壓力容器

該設(shè)備的制造企業(yè)主要有:中國一重、上海電氣、東方電氣。

中國一重、上海電氣已掌握了完整的三代AP1000反應(yīng)堆壓力容器制造技術(shù),研究成果直接應(yīng)用于三門、海陽等依托、示范工程項(xiàng)目的反應(yīng)堆壓力容器設(shè)備的制造中。在此基礎(chǔ)上,形成了一整套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的CAP1000/CAP1400反應(yīng)堆壓力容器制造技術(shù),研究成果并已成功應(yīng)用于國內(nèi)自主設(shè)計(jì)、制造的CAP1000/CAP1400反應(yīng)堆壓力容器設(shè)備的制造中。

目前中國一重已完成CAP1400示范工程1號機(jī)組反應(yīng)堆壓力容器出廠水壓試驗(yàn)。

中國一重已完成福清5號核電機(jī)組華龍一號反應(yīng)堆壓力容器研制交付,并實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)的突破,包括大厚度接管焊縫馬鞍焊接、接管與安全端焊縫熱絲TIG焊接、頂蓋J形坡口機(jī)器人自動堆焊及密封焊、大厚度鎳基對接焊縫焊接技術(shù)等。

(2)蒸汽發(fā)生器

該設(shè)備的制造企業(yè)主要有:上海電氣、東方電氣、哈電集團(tuán)。

上海電氣和哈電集團(tuán)已完成了AP1000蒸汽發(fā)生器關(guān)鍵制造技術(shù)的轉(zhuǎn)讓和消化吸收,重點(diǎn)突破了機(jī)加工、冷作及裝配技術(shù);各種焊接技術(shù)及局部熱處理技術(shù);汽水分離器與干燥器制造技術(shù);設(shè)備檢驗(yàn)和試驗(yàn)技術(shù)。通過消化吸收,技術(shù)創(chuàng)新,試驗(yàn)件研制及評定,上海電氣和哈電集團(tuán)的技術(shù)成果已直接應(yīng)用于三門、海陽等AP1000依托項(xiàng)目的國產(chǎn)化設(shè)備制造中。

上海電氣和東方電氣通過承擔(dān)核電重大專項(xiàng)CAP1400蒸汽發(fā)生器制造技術(shù)的研究,已掌握群孔高效成型激光檢測技術(shù)、關(guān)鍵焊接技術(shù)及焊縫性能控制技術(shù)、管束組件關(guān)鍵制造及檢測技術(shù)、蒸汽發(fā)生器制造缺陷診斷及評價技術(shù)等。目前兩家企業(yè)承制的CAP1400示范工程蒸汽發(fā)生器制造進(jìn)展順利,預(yù)計(jì)2019年具備交貨條件。

東方重機(jī)研制了國內(nèi)首堆首套第一臺“華龍一號”ZH-65型蒸汽發(fā)生器,攻克了水平支承連接板焊接、管子管板脹接、防振條安裝、最終焊縫局部熱處理中防傳熱管變形等技術(shù)難關(guān),完成了一系列支撐后續(xù)蒸汽發(fā)生器研制的工藝試驗(yàn)和工藝評定工作。相關(guān)設(shè)備于2017年10月17日在東方重機(jī)發(fā)運(yùn)。

哈電集團(tuán)通過K2K3項(xiàng)目蒸汽發(fā)生器的制造,掌握了華龍一號機(jī)型蒸汽發(fā)生器制造技術(shù)。2017年7月12日,首次實(shí)現(xiàn)華龍一號機(jī)型蒸汽發(fā)生器出廠驗(yàn)收。

哈電集團(tuán)通過承制高溫氣冷堆蒸汽發(fā)生器項(xiàng)目,自主研發(fā)了“上下端高精度管束對接焊工藝、換熱單元套裝技術(shù)、狹小空間復(fù)雜結(jié)構(gòu)連接管的工藝設(shè)計(jì)”等40余項(xiàng)創(chuàng)新點(diǎn),現(xiàn)即將完成全部內(nèi)件制造工序。

(3)堆內(nèi)構(gòu)件

該設(shè)備的制造企業(yè)主要有上海第一機(jī)床廠有限公司和東方電氣(武漢)核設(shè)備有限公司。目前兩家企業(yè)已全面掌握AP1000堆內(nèi)構(gòu)件制造技術(shù),實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化和批量化制造。

三門、海陽核電站AP1000項(xiàng)目堆內(nèi)構(gòu)件由上海第一機(jī)床廠有限公司承擔(dān),國產(chǎn)化率達(dá)到100%。

CAP1400和華龍一號核電項(xiàng)目首臺堆內(nèi)構(gòu)件均由上海第一機(jī)床廠有限公司承擔(dān),其中CAP1400堆內(nèi)構(gòu)件已攻克了均流板制造、激光焊、高精定位等多方面技術(shù)難題,制造水平達(dá)到了國際一流。目前上部支承部件、吊籃部件等重要大型零部件已經(jīng)加工完成。華龍一號核電福清5號機(jī)組堆內(nèi)構(gòu)件突破了精密加工、精密焊接、精密檢測、精密裝配等關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)了堆內(nèi)構(gòu)件制造、加工、裝配、檢測、焊接及驗(yàn)收試驗(yàn)用工裝設(shè)計(jì)和制造等的全面國產(chǎn)化。

(4)控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)

該設(shè)備的制造企業(yè)主要有上海第一機(jī)床廠有限公司、東方汽輪機(jī)有限公司和四川華都設(shè)備有限公司。

三門、海陽核電站AP1000項(xiàng)目控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)均由上海第一機(jī)床廠有限公司承擔(dān),國產(chǎn)化率達(dá)到100%,該企業(yè)全面掌握AP1000堆內(nèi)構(gòu)件制造技術(shù),實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化和批量化制造。AP1000控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)解決了整體耐壓殼制造、雙齒鉤爪設(shè)計(jì)制造、驅(qū)動桿可拆接頭材料制造、試驗(yàn)臺架應(yīng)用等多項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)難題。

CAP1400控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)由上海第一機(jī)床廠有限公司研制,主要進(jìn)行線圈、驅(qū)動桿等關(guān)鍵工藝研究,解決制造技術(shù)中的薄弱點(diǎn),完成關(guān)鍵部件驗(yàn)證試驗(yàn)等;目前已完成900萬步樣機(jī)壽命試驗(yàn),攻克了諸多制造技術(shù)瓶頸,實(shí)現(xiàn)了樣機(jī)和材料的完全國產(chǎn)化。

對華龍一號控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)三家企業(yè)均已具備生產(chǎn)能力,特別是在關(guān)鍵材料國產(chǎn)化,雙齒鉤爪堆焊、制造技術(shù)及連桿制造技術(shù),工作線圈和棒位探測器線圈國產(chǎn)化,磁軛鍍鋅工藝等方面取得了一定成果。

(5)核主泵

核主泵設(shè)備的制造企業(yè)主要有:哈電集團(tuán)、上海電氣、東方電氣。

由于主泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜,技術(shù)難度大,可靠性要求高,主泵國產(chǎn)化一直被視為核島主設(shè)備國產(chǎn)化的焦點(diǎn)。國內(nèi)主泵制造廠家通過技術(shù)引進(jìn)、與國外合資和聯(lián)合攻關(guān)等方式已基本實(shí)現(xiàn)了各堆型主泵的國產(chǎn)化制造。

哈電集團(tuán)具備300MW等級核電機(jī)組核主泵的設(shè)計(jì)、制造能力。1998年,哈電集團(tuán)為C1/C2項(xiàng)目自主開發(fā)了軸封型核主泵電機(jī),現(xiàn)運(yùn)行穩(wěn)定。2015年4月,C3/C4機(jī)組首臺核主泵全流量試驗(yàn)完成,標(biāo)志著軸封式核主泵國產(chǎn)化進(jìn)程向前邁出實(shí)質(zhì)性一步。

哈電集團(tuán)與奧地利安德里茨公司合作,引進(jìn)軸封式核主泵設(shè)計(jì)、制造技術(shù),以福清1~4號,方家山1、2號機(jī)組為依托,分批、逐步具備了自行設(shè)計(jì)、制造1000MW等級核主泵的能力。擁有國內(nèi)首套全流量試驗(yàn)臺架,自主研發(fā)制造的國內(nèi)首臺核主泵機(jī)械密封部件已應(yīng)用于福清4號機(jī)組。承擔(dān)福清5、6號,K2K3機(jī)組核主泵的制造任務(wù),成功實(shí)現(xiàn)了從分包商到總包商的角色轉(zhuǎn)變?,F(xiàn)已可以自主設(shè)計(jì)、制造,擁有自主知識產(chǎn)權(quán),不受出口條件限制。福清5號機(jī)組核主泵已完成全流量試驗(yàn)。

哈電集團(tuán)與沈鼓集團(tuán)聯(lián)合承擔(dān)AP1000機(jī)型屏蔽式核主泵的技術(shù)轉(zhuǎn)讓任務(wù),通過核主泵的制造,已經(jīng)掌握了美國EMD公司的制造、檢驗(yàn)、試驗(yàn)工藝,首臺核主泵即將在沈鼓集團(tuán)試驗(yàn)臺架進(jìn)行工程試驗(yàn)。在原有AP1000技術(shù)的基礎(chǔ)上,積極參與國家重大專項(xiàng)示范工程CAP1400屏蔽式核主泵的研制工作。成功研制出50HZ核主泵,擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。工程樣機(jī)正在沈鼓集團(tuán)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),4臺產(chǎn)品正在制造。

哈電集團(tuán)積極參與海南昌江多用途模塊式小型堆科技示范工程(ACP100)項(xiàng)目并同中國核動力研究設(shè)計(jì)院簽訂了新型全密封高惰轉(zhuǎn)主冷卻劑泵聯(lián)合研制合同。

東方電氣與法國阿?,m合資成立東方阿?,m核泵有限公司,從嶺澳二期核電開始,東方阿?,m為中廣核集團(tuán)的多個二代改進(jìn)型百萬千瓦級核電項(xiàng)目提供了國產(chǎn)化主泵,同時也為華龍一號防城港3、4號機(jī)組提供國產(chǎn)化主泵。

上海電氣與德國凱士比合資成立上海電氣凱士比核電泵閥有限公司,為昌江1、2號機(jī)組和漳州1、2號機(jī)組提供核主泵。

上海電氣凱士比核泵引進(jìn)德國KSB濕繞組電機(jī)主泵技術(shù),正在進(jìn)行CAP1400樣機(jī)的研制和試驗(yàn)驗(yàn)證工作。通過樣機(jī)熱態(tài)和冷態(tài)性能試驗(yàn)、負(fù)載滑差試驗(yàn)、溫升試驗(yàn)、降壓掛起試驗(yàn),對關(guān)鍵部件的工藝進(jìn)行了改進(jìn)與提升。目前,電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子、熱屏等部件已完成工藝改進(jìn),各個部件的工藝驗(yàn)證試驗(yàn)已完成,樣機(jī)試驗(yàn)計(jì)劃于2018年全部完成。

上海電氣上海鼓風(fēng)機(jī)廠與哈電集團(tuán)佳木斯電機(jī)合作,自主研發(fā)、制造了高溫堆主氦風(fēng)機(jī)設(shè)備,已通過產(chǎn)品驗(yàn)收。

2.核島輔助設(shè)備

核島輔助設(shè)備主要包括:容器和換熱器類設(shè)備,核Ⅱ、Ⅲ級泵,核級閥等設(shè)備。

核電站中核級容器主要有安全注射箱、卸壓箱、堆芯補(bǔ)水箱、容積控制箱、NaOH貯存箱、硼酸制備箱、濃硼酸卸放箱、化學(xué)疏箱、設(shè)冷水波動箱及應(yīng)急給水箱等設(shè)備;核級熱交換器主要有余熱排出熱交換器、安全噴淋熱交換器、下泄熱交換器、再生熱交換器、設(shè)冷熱交換器和乏燃料冷卻熱交換器等;核Ⅱ級泵主要有安全注射泵、余熱排出泵、安全殼噴淋泵、上充泵和應(yīng)急給水泵;核Ⅲ級泵主要有設(shè)備冷卻泵、重要廠用水泵、乏燃料冷卻泵、乏燃料凈化泵、蒸發(fā)器排污泵、硼回疏排水泵及消防泵等。這些設(shè)備均已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。

核級閥種類有閘閥、截止閥、節(jié)流閥、球閥、隔離閥、止回閥、調(diào)節(jié)閥、卸壓閥和安全閥等。核Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級關(guān)斷類閥門(閘閥、截止閥、止回閥)已基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,穩(wěn)壓器安全閥、比例噴霧閥及汽機(jī)排放閥等部分關(guān)鍵閥門仍需進(jìn)口。在核電重大專項(xiàng)支持下,主蒸汽隔離閥、爆破閥完成國產(chǎn)化研制,已在依托工程應(yīng)用。

3.常規(guī)島主設(shè)備

常規(guī)島設(shè)備分為汽輪發(fā)電機(jī)組及輔助設(shè)備兩大類,國內(nèi)的上海電氣、哈電集團(tuán)、東方電氣三大動力設(shè)備制造集團(tuán)經(jīng)過了引進(jìn)、消化、吸收和自主研發(fā)、創(chuàng)新的發(fā)展路線,具有完全供貨能力。

我國二代改進(jìn)型核電汽輪發(fā)電機(jī)組已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)自主化和制造國產(chǎn)化。國內(nèi)自主設(shè)計(jì)制造了30萬千瓦和60萬千瓦核電汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組,百萬千瓦級核電的半速汽輪發(fā)電機(jī)組在引進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化制造。主要的二代改進(jìn)型核電機(jī)組項(xiàng)目,如紅沿河、寧德、福清、陽江、防城港等常規(guī)島部分的綜合國產(chǎn)化率已達(dá)到85%以上,其中發(fā)電機(jī)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。

國內(nèi)三代AP1000和華龍一號核電機(jī)組(包括三門、海陽、防城港、福清等),更是采用了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的汽輪機(jī)低壓焊接轉(zhuǎn)子與1710毫米/1828毫米末級葉片,提高了機(jī)組經(jīng)濟(jì)性,同時在汽輪機(jī)控制系統(tǒng)、再熱汽門、油動機(jī)等方面提升了國產(chǎn)化程度。

國內(nèi)企業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展,技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到了國際先進(jìn)水準(zhǔn)。相對于國外常規(guī)島裝備企業(yè)和技術(shù),國內(nèi)企業(yè)更貼近市場,更能滿足不同業(yè)主的個性化需要,國內(nèi)企業(yè)近幾年迅速積累的經(jīng)驗(yàn),尤其對于三代核電積累的經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)大大超越國外企業(yè)。

哈電集團(tuán)通過秦山二期,昌江1、2號機(jī)組汽輪發(fā)電機(jī)組項(xiàng)目,已掌握CNP600機(jī)型汽輪發(fā)電機(jī)組制造技術(shù),擁有成熟運(yùn)行業(yè)績。

哈電集團(tuán)引進(jìn)日本三菱汽輪發(fā)電機(jī)組技術(shù),通過消化吸收再創(chuàng)新,已經(jīng)掌握了大型半速核電汽輪機(jī)組的設(shè)計(jì)、制造技術(shù),突破核心技術(shù)的瓶頸制約,具備了設(shè)計(jì)大型核電汽輪機(jī)組的能力。自主建立了完善的核電汽輪機(jī)研發(fā)體系、部套設(shè)計(jì)體系和工程配合體系。對自主化依托項(xiàng)目(三門1、2號,海陽1、2號機(jī)組)完成全部供貨,三門1、2號,海陽1號機(jī)組完成非核蒸汽沖轉(zhuǎn)。在AP1000技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行汽輪發(fā)電機(jī)組的優(yōu)化,將升級方案用于田灣3、4號機(jī)組,設(shè)計(jì)自主化率和制造國產(chǎn)化率達(dá)到100%。目前,田灣3號機(jī)組一次核沖轉(zhuǎn)成功、一次并網(wǎng)成功。

哈電集團(tuán)積極參與大型先進(jìn)壓水堆國家科技重大專項(xiàng)的研究,研制的汽輪機(jī)組采用了更高效的通流設(shè)計(jì)技術(shù)、更簡潔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念、更長的1800毫米等級末級動葉片以及更多的先進(jìn)技術(shù),具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。

由東方電氣承制的CAP1400采用1828毫米長葉片及焊接轉(zhuǎn)子已完成研發(fā)和相關(guān)試驗(yàn),汽水分離再熱器已完成換熱及分離性能試驗(yàn)。

上海電氣曾為我國第一座核電站秦山一期核電站、出口巴基斯坦的恰?,?~4號機(jī)組提供汽輪發(fā)電機(jī)組。

通過引進(jìn)德國西門子百萬等級核電汽輪發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)與制造技術(shù),依托陽江CPR1000項(xiàng)目1~4號機(jī)組,上海電氣掌握了大型核電汽輪發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵設(shè)計(jì)與制造技術(shù),并實(shí)現(xiàn)了設(shè)備制造的國產(chǎn)化。在防城港一期1~2號機(jī)組和陽江5~6號機(jī)組中,國產(chǎn)化率得到大幅提升。目前陽江1~4號機(jī)組和防城港1~2號機(jī)組均已實(shí)現(xiàn)商業(yè)運(yùn)行。

在國家科技重大專項(xiàng)的支持下,上海電氣實(shí)現(xiàn)了三代核電汽輪發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)和制造自主化,先后贏得了湖南桃花江CAP1000、巴基斯坦卡拉奇ACP1000、廣西防城港二期HPR1000和福建漳州HPR1000多個項(xiàng)目。

目前,上海電氣已掌握汽輪機(jī)低壓焊接轉(zhuǎn)子和1710毫米/1905毫米低壓末級長葉片系列的設(shè)計(jì)與制造技術(shù),上海電氣的四極發(fā)電機(jī)也具有效率高、出力大、溫升低、振動小和可靠性高的顯著優(yōu)點(diǎn)。

上海電氣通過自主開發(fā),為200MW高溫氣冷堆核電站提供了汽輪機(jī)組。

4.核電儀表控制系統(tǒng)與設(shè)備

以往國內(nèi)核電機(jī)組的全廠數(shù)字化儀控系統(tǒng)(DCS)都由國外企業(yè)供貨,如阿?,m+西門子是田灣一期、嶺澳二期核電機(jī)組的DCS供應(yīng)商,西屋電氣為三門一期、海陽一期AP1000核電機(jī)組提供全套DCS系統(tǒng),英維思負(fù)責(zé)福清、方家山、海南核電機(jī)組的DCS供貨。

近年來,廣核集團(tuán)、中核集團(tuán)、國家核電都分別成立了專門的DCS研發(fā)和供貨企業(yè),在核電廠數(shù)字化儀控系統(tǒng)及設(shè)備的研發(fā)及供應(yīng)方面取得了重要突破。

5.關(guān)鍵原材料

核電設(shè)備制造用關(guān)鍵原材料包括大型鍛件、蒸汽發(fā)生器用鎳基合金傳熱管和核級焊接材料等,長期以來依賴進(jìn)口,是我國核電裝備制造的一個瓶頸。近年來,在核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的帶動下,特別是在國家重大科技專項(xiàng)的支持下,大型鍛件、傳熱管和核級焊接材料等均取得了重大技術(shù)和能力突破,實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化和自主化。

大型鍛件

在一段時間內(nèi),中國的大型重機(jī)企業(yè)在制造能力和技術(shù)上與國外的差距,使國內(nèi)高端大型鑄鍛件市場和技術(shù)被國外鍛件產(chǎn)業(yè)巨頭壟斷,尤其是在核電大型鑄鍛件上,國外更是實(shí)行技術(shù)封鎖。

近10年來,國家通過核電重大專項(xiàng)的支持和科研攻關(guān)的實(shí)施,以及地方政府和企業(yè)大量資金的投入,打造成一批核電設(shè)備用大型鍛件的研發(fā)和制造基地,新建了一批具有世界先進(jìn)水平的冶煉、鍛造、熱處理、機(jī)加工裝備。現(xiàn)已形成了中國第一重型機(jī)械集團(tuán)(簡稱中國一重)、中國第二重型機(jī)械集團(tuán)(簡稱中國二重)和上海電氣上重鑄鍛有限公司(簡稱上重鑄鍛)為骨干的三大核電大鍛件制造基地,形成了國內(nèi)年產(chǎn)12套核島主設(shè)備的鍛件制造能力。

隨著核電技術(shù)的發(fā)展,核電大鍛件趨向于大型化、一體化和復(fù)雜化,單件也越來越重,對設(shè)備規(guī)格、能級的要求逐步提高。同時工業(yè)基礎(chǔ)的進(jìn)步,對大鍛件提出了高性能、高標(biāo)準(zhǔn)、高品質(zhì)要求,對大鍛件制造工藝水平的要求也逐步提高。目前國內(nèi)企業(yè)已具備核電主設(shè)備CAP1400、華龍一號反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器、堆內(nèi)構(gòu)件、主管道、堆芯補(bǔ)水箱、主泵等設(shè)備的整套鍛件制造能力,且均有交貨業(yè)績。

蒸汽發(fā)生器用鎳基合金U形傳熱管

蒸汽發(fā)生器用鎳基合金U形傳熱管國內(nèi)制造廠家包括:寶銀特種鋼管有限公司和浙江久立特材科技股份有限公司。通過三代核電管材的研發(fā)和試制,它們突破了三代鎳基管材的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn),全面掌握了三代核電(如華龍一號和CAP系列)蒸汽發(fā)生器用鎳基合金U形傳熱管材的關(guān)鍵制造技術(shù),并建立了有效的過程質(zhì)量控制措施,形成了年產(chǎn)1000噸的三代核電蒸汽發(fā)生器用鎳基合金U形傳熱管的制造能力。通過與國外同類產(chǎn)品應(yīng)用性能對比試驗(yàn),國產(chǎn)蒸汽發(fā)生器用鎳基合金U形傳熱管材各項(xiàng)性能均達(dá)到或超過國外同類產(chǎn)品水平。

CAP系列蒸汽發(fā)生器用690鎳基合金U形傳熱管攻克的關(guān)鍵技術(shù)包括:高純凈冶煉技術(shù),提高了管坯材質(zhì)的純凈度和均勻性;自主集成高精度冷軋控制技術(shù),有效控制了管材的尺寸精度、表面質(zhì)量,獲取了較高的基礎(chǔ)信噪比;高效脫脂技術(shù),解決了細(xì)、長、小口徑管脫脂難題,確保了管材具備良好的耐腐蝕性能;微壓力低冷變形硬化矯直技術(shù)的突破,實(shí)現(xiàn)了對尺寸精度、屈服強(qiáng)度增加值、信噪比等指標(biāo)的全面控制;高精度反變形彎管技術(shù)的突破,實(shí)現(xiàn)了對彎曲半徑R、彎頭橢圓度和壁厚減薄量的有效控制。

華龍一號蒸汽發(fā)生器用690鎳基合金U形傳熱管攻克的關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在,針對華龍一號U形管材在管材組織、性能均勻性、無損探傷和尺寸公差控制方面的特殊要求,企業(yè)對蒸汽發(fā)生器用690鎳基合金U形傳熱管進(jìn)行研究并取得了成果,包括:冶煉控制、每一冷軋變形道次變形量的控制、熱處理工藝技術(shù);管材表面質(zhì)量及微小缺陷的控制技術(shù)(冷軋過程中的清潔控制,修磨、拋光工序中的介質(zhì)控制,熱處理過程中的防擦傷控制等);冷軋、矯直及彎管工模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)及控制技術(shù)。

核級焊材

通過核電重大專項(xiàng)的支持和實(shí)施,我國在四川大西洋、哈焊所、中國一重等單位建成了核電用低合金鋼、不銹鋼和鎳基合金焊接材料的生產(chǎn)示范基地,具備了核電焊接材料成套批量供貨的能力。實(shí)現(xiàn)了三代核電主設(shè)備用焊接材料的國產(chǎn)化,掌握了核級焊接材料的關(guān)鍵制備技術(shù),建立了焊接材料質(zhì)量保證體系,實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)核級焊材在核島重要部件制造和安裝中的配套應(yīng)用,范圍涵蓋核電站設(shè)備制造、現(xiàn)場安裝用低合金鋼、不銹鋼以及鎳基合金焊接材料產(chǎn)品等。核電用焊接材料國產(chǎn)化打破了焊接材料長期依賴進(jìn)口的局面,標(biāo)志著我國已具備自主研發(fā)高難度、高技術(shù)要求焊接材料的能力,對于核電自主化具有深遠(yuǎn)的意義。在核電設(shè)備用焊接材料研發(fā)成功的基礎(chǔ)上,建立我國核電設(shè)備用焊接材料性能評價體系,為建立我國核電焊接材料標(biāo)準(zhǔn)體系打下了基礎(chǔ)。

目前,已有超過600噸焊材產(chǎn)品在三代核電項(xiàng)目工程中得到應(yīng)用,有力支持了三代核電重大工程的順利實(shí)施,包括:SA-508 Gr.3 Cl.1鋼用焊接材料;SA-508 Gr.3 Cl.2鋼用焊接材料;鋼安全殼用焊接材料;不銹鋼堆焊309L+308L焊接材料;堆內(nèi)構(gòu)件吊籃筒體用奧氏體不銹鋼焊接材料;主管道316L型焊接材料;雙相不銹鋼用焊接材料;690鎳基合金焊接材料等。

(二)核電主要堆型國產(chǎn)化情況

在30萬、60萬和百萬千瓦級核電機(jī)組設(shè)備制造業(yè)績的基礎(chǔ)上,近十多年來,通過三代核電技術(shù)引進(jìn),大規(guī)模專項(xiàng)技術(shù)改造和國家核電重大專項(xiàng)支持下的技術(shù)再創(chuàng)新,國內(nèi)主要核電裝備制造企業(yè)的核電設(shè)備制造能力和技術(shù)水平得到全面提升,核電設(shè)備國產(chǎn)化取得長足進(jìn)步。

1.二代改進(jìn)型核電機(jī)組設(shè)備的國產(chǎn)化情況

20世紀(jì)80年代建設(shè)的大亞灣核電站,幾乎全部設(shè)備都從法國進(jìn)口,設(shè)備國產(chǎn)化率不到5%。在國家相關(guān)部委的大力推動下,歷經(jīng)多年的努力,我國“二代加”核電機(jī)組設(shè)備的綜合國產(chǎn)化率已經(jīng)提高到80%以上,部分核電機(jī)組設(shè)備國產(chǎn)化比例見表1。

表1 部分核電機(jī)組設(shè)備國產(chǎn)化比例

 項(xiàng)目名稱

機(jī)組

國產(chǎn)化率(%)

海南昌江

1、2號

52%

浙江秦山二期

4

60%

廣東嶺澳

4

60%

遼寧紅沿河

1~4號

65%

福建福清

1~4號

65%

浙江方家山

1、2號

67%

福建寧德

1~4號

78%

廣東陽江

1~6號

80%

廣西防城港

1、2號

82%

2.華龍一號設(shè)備國產(chǎn)化情況

融合后的華龍一號繼承了中國業(yè)內(nèi)已形成的工業(yè)基礎(chǔ),充分利用了30年來的核電建設(shè)和運(yùn)營的成熟經(jīng)驗(yàn),設(shè)備國產(chǎn)化率達(dá)到87%以上,燃料組件、蒸汽發(fā)生器、DCS儀控系統(tǒng)等關(guān)鍵設(shè)備均實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)自主設(shè)計(jì)與制造,有利于規(guī)避供貨風(fēng)險并提高建造效率,批量化建設(shè)后國產(chǎn)化率可達(dá)90%。

3.AP1000/CAP1400設(shè)備國產(chǎn)化情況

AP1000依托項(xiàng)目4臺機(jī)組的國產(chǎn)化率從31.5%提高到72%,平均國產(chǎn)化率為55%。依托項(xiàng)目4臺機(jī)組核島關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化計(jì)劃任務(wù)全部完成,并且在超大型鍛件、核級鋯材、核級電纜、690鎳基合金U形管、部分核級焊材、安全殼鋼板、雙向不銹鋼板等一批關(guān)鍵材料研制上取得成功,打破了國外技術(shù)壟斷,填補(bǔ)了國內(nèi)空白,為CAP1400的研發(fā)和后續(xù)CAP1000項(xiàng)目的設(shè)備自主化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。根據(jù)核算,AP1000后續(xù)6個項(xiàng)目建設(shè)中,核島設(shè)備國產(chǎn)化率可達(dá)到80%以上。CAP1400示范工程總體設(shè)備國產(chǎn)化率(包括核島、常規(guī)島、儀控系統(tǒng))達(dá)到85%以上。

4.高溫氣冷堆設(shè)備國產(chǎn)化情況

歷經(jīng)高溫氣冷堆基礎(chǔ)研究、實(shí)驗(yàn)堆建設(shè)、示范工程建設(shè),我國已系統(tǒng)掌握高溫氣冷堆全部技術(shù),在國際上處于領(lǐng)先地位。高溫氣冷堆示范電站的核島主設(shè)備(包括主氦風(fēng)機(jī)、壓力容器、蒸汽發(fā)生器、控制棒、DCS儀控系統(tǒng)等)關(guān)鍵部件均實(shí)現(xiàn)國產(chǎn),項(xiàng)目設(shè)備的國產(chǎn)化率達(dá)到91.5%。商用60萬千瓦高溫堆預(yù)計(jì)95%以上的設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。

二 核電主要裝備供應(yīng)鏈形成全面覆蓋

經(jīng)過30多年的艱苦努力,國內(nèi)制造企業(yè)掌握了核電關(guān)鍵設(shè)備的制造、檢驗(yàn)和試驗(yàn)技術(shù),綜合實(shí)力得到跨越式提升。主要體現(xiàn)在:建立并形成了一批工程試驗(yàn)、研發(fā)基地;建成了一批裝備精良的材料研究基地;建成了一批裝備精良的核島、常規(guī)島關(guān)鍵設(shè)備制造基地;建成了一批裝備精良的主管道、鋼制安全殼(CV)制造基地;建成了一批裝備精良的主泵、閥門制造基地;建成了一批裝備精良的材料和重型起重裝備制造基地;形成了國內(nèi)核電設(shè)備制造完善的核質(zhì)保體系;建立和形成了三代核電物項(xiàng)和服務(wù)的供應(yīng)鏈體系,國內(nèi)核電設(shè)備制造企業(yè)整體能力得到全面提升。

目前國內(nèi)核電裝備制造業(yè)產(chǎn)品供應(yīng)鏈已全面覆蓋我國核電建設(shè)的各種堆型,產(chǎn)品技術(shù)涵蓋30萬千瓦、60萬千瓦到百萬千瓦級核電產(chǎn)品,包括CNP、CPR、AP、EPR、CAP、華龍一號以及高溫氣冷堆。國內(nèi)核電裝備制造業(yè)產(chǎn)品供應(yīng)鏈見表2。

表2 國內(nèi)核電裝備制造業(yè)產(chǎn)品供應(yīng)鏈

分類

產(chǎn)品名稱

主要設(shè)備制造商

核一級水壓設(shè)備

反應(yīng)堆壓力容器

中國第一重型機(jī)械股份有限公司

上海電氣核電設(shè)備有限公司

東方電氣(廣州)重型機(jī)器有限公司

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