中国核电用钢国产化及材料标准化问题 能源电力.doc

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1、钢铁研究总院CISRI钢铁研究总院2010年6月24日西安2010宝钢核电用钢技术研讨会钢铁研究总院CISRI核电大发展对钢铁材料技术提出了严峻挑战压水堆核电站建设用关键钢铁材料技术压水堆核电站建设关键钢铁材料技术国家布局及国产化研制进展压水堆核电站钢铁材料标准化建设总结与感想钢铁研究总院CISRI钢铁研究总院CISRI天然气15石油 10煤炭 40水力 19核能 162009年1月统计数据钢铁研究总院CISRI104595531201918171717050100150美国法国日本俄罗斯韩国英国加拿大德国印度中国摘自国际原子能机构2009年1月底的统计数据世界共有438台运行中的核电机组中国

2、部分为大陆11台台湾6台钢铁研究总院CISRI钢铁研究总院CISRI裂变堆压水堆轻水、重水快堆气冷堆聚变堆钢铁研究总院CISRI第一代1954-和平利用核能研发阶段的试验堆和原型堆奥布涅斯克实验堆1954年希平港核电站CANDU堆德累斯顿。费米一号堆卡德豪尔英第二代1960-大型商用的核电机组并实现了系列化和标准化PWRs中国现运行核电站BWRsCANDU堆第三代2000-比第二代技术具有更高的安全性和经济性满足URD和EUR要求的先进核电机组AP1000EPRESBWR通用APWR三菱第四代2035-具有固有安全特性的核电技术目前处于概念设计研发阶段超临界水堆极高温气冷堆钠/气/铅冷快堆熔盐

3、堆钢铁研究总院CISRI21国家能源的根本战略发展高效超超临界火电机组推进和实现核电三步走这是由国情和地球决定的火电和核电是根本水电份额已是极限风能、生物质、太阳能只能是补充份额太小问题不少核聚变是人类能源问题的最终解决方案钢铁研究总院CISRI21201020202030204020502060207020802090CPR1000AP1000CAP1400CAP1700快堆电站FBR聚变核电站第一步第二步第三步年代核电站钢铁研究总院CISRI核安全是核电产业健康快速发展的最重要基础。核电站的主要结构件基本上是由钢铁材料制造的。核电建设在选材决策上是趋于保守的基本上选用相对成熟的有使用经验的

4、钢铁材料技术。这里所说的钢铁材料技术至少应包含以下几层含义1材料的稳定的内控成分范围和生产方案2材料工业现场生产制造过程3材料服役过程性能演变评估只有上述内容都成熟才可能说这个钢铁材料技术成熟了。钢铁材料技术是核电机组自主化设计和制造的前提如果没有我国自己的钢铁材料技术关键材料技术基本依靠进口解决我国就难以实现百万千瓦核电机组技术自主化设计和制造刘正东中国冶金2008钢铁研究总院CISRI钢铁研究总院CISRI钢铁研究总院CISRI压力容器用特大锻件及其焊接技术整体锻造主管道蒸汽发生器传热管制造与应用技术堆内构件用钢及其制造技术主泵用钢及其制造技术核用焊接材料及技术核用钢铁材料的环境应用研究腐

5、蚀和辐照核用钢铁材料服役监测及预测核电用钢民用数据积累及标准化钢铁研究总院CISRI钢铁研究总院CISRIAP1000技术消化吸收CAP1400大型非能动电站的研制具有自主知识产权CAP1700大型先进压水堆的预先研究压水堆核电站关键设备和材料共性技术研究科技专项经费119亿四个项目下设67个课题钢铁研究总院CISRI蒸汽发生器锻件和压力容器锻件中国一重、二重、上重、钢铁研究总院等核电汽轮机整锻转子中国一重、二重、上重、哈汽、东汽、上汽、上海成套所AP1000主管道中国二重、中船重工431厂联合团队、中国一重、上重等钢铁研究总院CISRI蒸汽发生器Inconel690传热管宝钢股份、钢铁研究总

6、院等堆内构件上重、宝钢股份等主泵系统哈尔滨电机厂、沈阳鼓风机集团公司腐蚀及其防护焊接材料及技术钢铁研究总院CISRIAP1000蒸汽发生器锻件AP1000蒸汽发生器管板AP1000压力容器锻件大锻件已基本上可以实现国产化焊接材料和技术还需要研发钢铁研究总院CISRI2009年4月郁祖盛和刘正东在中国一重富拉尔基大锻件生产现场钢铁研究总院CISRIAP1000316LN百吨级钢锭成分优化方案及工艺过程控制316LN主管道热成型技术316LN主管道机加工精度控制和加工效率316LN主管道现场热处理工艺制度钢铁研究总院CISRI316LN321Rp0.2MPaRm MPaAZ切向拉伸13641053

7、.078.513941548.577.514141052.075.5轴向拉伸13841050.578.515641545.570.516443550.580.0径向拉伸15841044.080.018342043.078.519042544.077.018 切向25054054.062.025054560.077.518 轴向26555562.577.527055057.080.5室温标准要求20551535钢铁研究总院CISRI316LN321Rp0.2MPaRm MPaAZ切向拉伸135453497412945050701334495166轴向拉伸155462507715446150761

8、434555175径向拉伸19447049771924754877203479487718 切向3566085880344610497918 轴向30060154753046075573室温标准要求20551535钢铁研究总院CISRIAP1000图二 AP1000 主管道热段模拟图已解决了316LN冶炼过程N含量控制和气体含量控制等问题已突破异型结构整体锻造技术难关已掌握弯管工艺技术热弯和冷弯在世界上首先成功制造出满足西屋技术要求的316LN整体锻造管道用户已经正式订货钢铁研究总院CISRI18-8不锈钢Inconel600Incoloy800Inconel690新13号尺寸19.05mm1

9、.09mm10米外径公差0.12mm壁厚公差15-0平直度0.76mm/300mm需求量150吨/百万千瓦钢铁研究总院CISRI每个百万千瓦级核电机组需求量150吨目前全部依赖进口世界上也只有瑞典Sandvik 、法国Valinox和日本Sumitomo能够生产与国外先进技术的差距主要表现在冶炼技术、制管技术和弯管工艺技术CPR1000用传热管AP1000用传热管正在进行国产化攻关钢铁研究总院CISRIAP1000屏蔽泵W合金主泵轴超高强度钢设计技术问题主泵壳体钢铁研究总院CISRI钢铁研究总院CISRIAP1000AP1000主泵第三次中间试验取得成功2010年5月17日美国钢铁研究总院CI

10、SRI300系列不锈钢构件12Cr马氏体耐热钢Inconel690构件驱动机构焊接材料与技术钢铁研究总院CISRIAP1000SA738钢铁研究总院CISRI山东海阳AP1000-U1-CV底封头吊装2010年4月9日10时44分浙江三门AP1000-U1-CV第二环吊装2010年5月31日19时钢铁研究总院CISRIEPR设备1机组2机组压力容器日本三菱重工东方电气蒸汽发生器法国夏龙厂东方电气/上海电气稳压器法国夏龙厂东方电气堆内构件捷克Skoda上海电气控制棒驱动机构法国热蒙厂法国热蒙厂/上海电气或东方电气主泵法国热蒙厂法国热蒙厂/东方电气重型支撑东方电气东方电气钢铁研究总院CISRI钢铁

11、研究总院CISRI美国ASME体系设计规范法国RCC -M体系设计规范俄罗斯自成体系韩国正在建立自己的体系中国正在试图建立自己的核电标准体系已理出了680个标准已完成、正在修订、或即将修订钢铁研究总院CISRI2007年国防科工委成立了核电标准建设领导小组同时成立了国家核电标准建设专家咨询组具体依托核工业标准化研究所开展工作2010年国家能源局成立国家核电行业标准化技术委员会具体依托核工业标准化研究所开展工作钢铁研究总院CISRI核电企业标准核电总体技术规范核电一般专业工业标准标准法规法律企业制定工业界制定的标准政府制定国家核安全局国家立法机关制定钢铁研究总院CISRI调试总体要求fa运行前试

12、验fb带核燃料试验fc运行管理ga定期检查与试验gb老化管理gc维修gd机械设备da仪控设备db电气设备dc核测设备dd材料de建造管理ea土建施工eb设备安装ec工程经济aa辐射防护与核应核安全ac可靠性ad质量保证ae工程管理基础af总体和基础ca系统cb建构筑物cc核燃料组件cd常规岛cbbBOP cbc仪控系统cbd电气系统cbe核岛cba钢铁研究总院CISRI机械设备分别设置“设计、制造、焊接、无损检测、理化检测”等标准材料设置“碳钢和低合金钢、合金钢、不锈钢、焊接材料”等5个系列标准每个标准设置若干部分。基本涵盖了核岛机械设备用金属材料和焊接材料。10322153273591555

13、0通用和基础前期工作工程设计设备建造调试运行退役钢铁研究总院CISRI20071压水堆核电厂2、3级设备和辅助管路用碳钢和低合金钢无缝管2压水堆核电厂主蒸汽系统、蒸汽发生器主给水流量控制系统、辅助给水系统和汽轮机旁路系统用低合金钢锻造无缝管3压水堆核电厂稳压器和蒸汽发生器管嘴用Mn-Ni-Mo合金钢锻件4压水堆核电厂稳压器筒体和封头用Mn-Ni-Mo合金钢锻件5压水堆核电厂1级设备支撑件用Mn-Mo-V合金钢铸件6压水堆核电厂1、2、3级设备用碳钢和低合金钢锻件7压水堆核电厂1、2、3级设备用碳钢和低合金钢板8压水堆核电厂反应堆压力容器主螺栓等用Ni-Cr-Mo合金锻棒9压水堆核电厂1、2、3

14、级设备用奥氏体不锈钢锻件钢铁研究总院CISRI200710压水堆核电厂1、2、3级设备用奥氏体不锈钢无缝管11压水堆核电厂1、2、3级设备用奥氏体不锈钢棒12压水堆核电厂1、2、3级设备用奥氏体不锈钢板13压水堆核电厂1、2、3级设备螺栓螺母用锻、轧棒14压水堆核电厂1、2、3级设备用碳钢手工电弧焊焊条15压水堆核电厂1、2、3级设备用低合金钢手工电弧焊焊条16压水堆核电厂1、2、3级设备用不锈钢手工电弧焊焊条在材料方面设置碳钢、低合金钢、合金钢、不锈钢和焊接材料5个系列标准钢铁研究总院CISRI已制定项目2008年以前立项项目65项目前已经获得国家能源局批准即将发布实施。正制/修订项目根据国

15、家能源局此前下达的任务目前共有3批次378项标准正在制定中。待制/修订项目体系表中其余项目将根据国家能源局的安排及时启动制修订工作。钢铁研究总院CISRI钢铁研究总院CISRI我国骨干冶金企业的装备水平已经达到世界超一流水平完全可以满足我国核电产业大发展的需求我国骨干机械企业开展并完成了针对核电建设的具有世界最先进水平的专用生产线技术改造我国核电大发展使冶金和机械行业开始凝聚一批核电用钢和构件制造研究方面的技术人才在巨大市场需求和技术挑战双重驱动下我国冶金机械行业将快速缩小核电产品与国外先进水平的差距逐步实现国产化逐步建立核电标准化体系保障我国核电建设的自主化并逐步向国际市场进军这是一个实行梦想与创造荣光的时代钢铁研究总院CISRI