蒸汽发生器是核电厂运转过程中的重要装置

蒸汽发生器是核电厂运转过程中的重要装置，它作为将反应堆的热量传递至二回路给水以产生蒸汽推动汽轮机做工的中间传热装置，可以有效避免核电厂的放射性泄露，而传热管是其不可缺少的重要组成部分^[1]。但传热管在长期的高温、高压等环境下会产生化学或机械损伤，当损伤程度达到传热管破损的维修标准时，就需要对其维修，以控制放射物冷却剂不被外泄到汽轮机、冷凝器，乃至周边环境中。

国内对于传热管的维修主要有堵管和衬管两种方式。其中，堵管是在破损传热管的两端分别增加堵头，达到将破损传热管有效与一回路介质相隔离的目的。但堵管对于传热管的使用寿命有不可逆转的损耗，当一份传热管的20%被堵管时，蒸汽发生器发电能力的裕量就会丧失。^[1]因此，自20世纪70年代以来，衬管技术的使用更为广泛，它既能延长蒸汽发生器的使用寿命，又能将对功率的降低损失减少，大大提高了维修的经济效益。

衬管技术是指将一段外径稍小于传热管内径的金属管插入传热管内，衬在有缺陷的部位，然后用胀接或是焊接的方法使衬管两端与传热管形成密封^[1]，而胀接衬管技术又可以根据施加到衬管内壁的作用力的不同形式划分为液压胀接和机械胀接。本文主要研究的方向为对衬管进行液压胀接。

液压胀接是指将衬管放入有缺陷的传热管内，覆盖住缺陷处后，在衬管内放入液压胀管器具。液压流体经过增压装置增压、通过芯轴的出水孔注入两端与芯轴密封的弹性体内部的柱形空腔。通过给液体加压使液体在柱形空腔中产生足够的径向推力，从而使得套管发生塑性变形、换热管发生弹性变形，从而使两管紧密贴合^[2]。在缺陷位置的上下端都采用此液压胀接技术，完成衬管与换热管焊接前的工艺准备。若是同一种材质，在特定工况下，可满足焊接、密封、增加强度等需求；若是两种不同管材组合而成，因同时具备两种材料特性，则在输送介质的过程中可提高对温度高、腐蚀性强等特殊环境的适应能力，配合焊接，此液压胀接技术在石油化工、核电等领域可广泛应用。本次试验选择的Inconel 690是一种高铬镍合金，耐腐蚀和耐高温能力优异，并且还具有高强度，良好的冶金稳定性等特点^[3]。因此，它被广泛运用于核能发电中的蒸汽发生器管、挡板等处。

本文以Φ19.05*1.09mm的Inconel 690换热管与Φ16.5*1mm的Inconel 690衬管为实验对象，采用液压胀接工艺，结合三维仿真有限元分析图研究衬管极限压力值，结合换热管外径变化情况，为Inconel 690合金管液压胀接工艺中的最佳胀接压力参数及复合管材料和尺寸选择上提供理论依据。