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为核电蒸汽发生器热交换器板钻出精确一致的小公差孔
作者:山特维克可乐满
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钻头/丝锥/板牙展厅
麻花钻, 钻咀, 丝攻, 丝锥, 板牙, ...
核电工业的零件制造对精确性和坚固性有很高的要求。对于作为发电过程核心的管壳式热交换器而言,要让设备安全而高效地运行,加工准确性至关重要。

生产热交换器需要应对诸多挑战,尤其是钻孔加工。核电厂一个蒸汽发生器单元的高度超过21米,重量高达800吨。这些热交换器可包含多达16,000条管道,每根直径一般为19.27毫米。这意味着要精确钻出数千个尺寸一致的小公差孔,以达到与冷却管最紧密配合的需求。

管板一般由低碳钢制成,再包覆大约10毫米厚的镍合金抗腐蚀钢,总厚度约为600毫米,因此刀具解决方案必须能应对这两种性能截然不同(从加工角度来说)的材料,同时又不能有损钻削操作和最终结果。山特维克可乐满的姊妹公司 —— 山特维克材料技术公司是这种管板产品的主导供应商,这意味着该集团内拥有关于材料特性以及这种应用加工解决方案的丰富知识。

管板加工通常采用单管钻系统(STS)在专用的卧式三轴深孔钻床上进行。这种钻削系统由一个钻头和一个钻管组成,通过外部快换螺纹相连接。钻头通常是三刀片式(中心刀片、中间刀片和周边刀片),三刀片合理匹配完成钻孔操作。钻削刀片通常依据被加工材料采用优化的硬质合金牌号,其中物理涂层的刀片较为常见。

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因钻管直径小于钻头直径,这样就在已钻孔与钻管(或称镗杆)外径之间形成一个环形空间。该空间与冷却液引入单元(或称油压头)相联,使得大量冷却液直达钻头切削刃。冷却液不仅为钻头提供润滑,并确保将钻头所产生的所有切屑顺利通过钻管。这种能实现良好切屑控制的钻头设计提供了高质量的解决方案,以获得稳定一致且公差准确的精密孔。

热交换器在核能发电中的作用

管壳式热交换器主要应用于高压场合(压力超过30巴、温度超过260˚C)。在商用核能发电中,这种被称为蒸汽发生器的热交换器利用核反应堆芯所产生的热量将水变成蒸汽。它们用于一级和二级冷却液循环之间的压水反应堆。

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热传导发生在反应堆芯和循环水之间;然后水由冷却液泵泵送通过热交换器的一级管侧,再返回反应堆芯,这就称为一级循环。流经热交换器管道的水将壳侧的非高压水煮沸,从而在二级循环中生成蒸汽,并驱动涡轮机发电。

这些循环还具有一项重要的安全功能,因为它们构成了工厂放射性与非放射性区域之间的一个主要屏障。因此,确保管道完好无损以及与管板的良好配合,对于消除工厂这两侧之间的水泄漏问题至关重要。

总结

热交换器在核能发电中起到举足轻重的作用,但也带来严峻的加工挑战:必须精确地钻出数千个孔,并保持稳定一致的质量。

为此,山特维克可乐满已开发出专用深孔钻头,以满足对难加工材料进行重复性精密加工的要求。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (1/6/2011)
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