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編者按：

國(guó)家科技重大專項(xiàng)高溫氣冷堆核電站示范工程（以下簡(jiǎn)稱“高溫堆示范工程”）經(jīng)過(guò)9年施工建設(shè)，于12月20日首次并網(wǎng)發(fā)電。這是我國(guó)先進(jìn)核電技術(shù)自主創(chuàng)新取得新勝利的一步，也是我國(guó)核能領(lǐng)域堅(jiān)持科技自立自強(qiáng)、推動(dòng)落實(shí)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)和中國(guó)核工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要成果。

高溫堆示范工程從科研設(shè)計(jì)、施工建設(shè)，到球形核燃料元件和重要裝備研制，最終成功并網(wǎng)發(fā)電。各相關(guān)領(lǐng)域有兩三代核能人為此奉獻(xiàn)了青春和智慧。《中國(guó)核能》自2021年第四期起隆重推出“見證——高溫堆進(jìn)行時(shí)”專題系列報(bào)道，講述高溫堆示范工程建設(shè)者們書寫青春、揮灑汗水，全力以赴鑄就國(guó)之重器的奮斗故事。讓我們啟航去見證這些非凡的成就！

2018年10月31日，首臺(tái)蒸汽發(fā)生器發(fā)運(yùn)儀式

2021年12月20日，華能石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程成功實(shí)現(xiàn)首次并網(wǎng)發(fā)電，機(jī)組各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)正常，反應(yīng)堆、汽輪發(fā)電機(jī)及相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，標(biāo)志著我國(guó)核電科技創(chuàng)新取得重大突破，實(shí)現(xiàn)“換道超車”、全球“領(lǐng)跑”。成功并網(wǎng)的成績(jī)背后，離不開運(yùn)行可靠的關(guān)鍵設(shè)備。

高溫堆示范工程核島及BOP設(shè)備共計(jì)15000余臺(tái)套，其中2200余臺(tái)套屬于工程首次使用，660余臺(tái)套屬于創(chuàng)新型設(shè)備。核島設(shè)備采用EPC總承包模式，其中，核島主設(shè)備如反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器、堆內(nèi)構(gòu)件、熱氣導(dǎo)管、控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、主氦風(fēng)機(jī)、DCS等為業(yè)主與總承包單位聯(lián)合采購(gòu)、平行監(jiān)造；常規(guī)島設(shè)備由業(yè)主自行采購(gòu)、委托監(jiān)造。項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，中國(guó)華能組織清華大學(xué)、哈電重裝、上海電氣等關(guān)鍵設(shè)備研制團(tuán)隊(duì)日以繼夜砥礪奮斗、聯(lián)合攻關(guān)，攻克了多項(xiàng)“卡脖子”技術(shù)，攻克了蒸發(fā)器超長(zhǎng)傳熱管制造與異種鋼焊接等工藝，開展了填補(bǔ)國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)研究空白的高溫材料研制，研制出世界上體積最大的核反應(yīng)堆壓力容器、全球首臺(tái)采用電磁軸承結(jié)構(gòu)的大功率主氦風(fēng)機(jī)、全球首臺(tái)高溫氣冷堆螺旋管式直流蒸發(fā)器等堪稱“大國(guó)重器”的核心設(shè)備，設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)93.4%（ 遠(yuǎn)高于重大專項(xiàng)總體方案要求不低于75%的目標(biāo) ），為提升高溫氣冷堆產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力和產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化水平貢獻(xiàn)了“華能經(jīng)驗(yàn)”。本文以蒸汽發(fā)生器的研發(fā)、制造過(guò)程為例，講述華能核電人和數(shù)萬(wàn)核電從業(yè)者的頑強(qiáng)拼搏、艱難創(chuàng)業(yè)之旅。

敢為人先，共克研發(fā)難題

蒸汽發(fā)生器設(shè)備是示范工程的核心主設(shè)備之一，其主要功能是將堆芯產(chǎn)生的熱量由一回路傳給二回路，產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生電能。蒸汽發(fā)生器總高約25米，最大外徑約4.5米，總重約500噸，與主氦風(fēng)機(jī)一起安裝在蒸汽發(fā)生器殼體中，與反應(yīng)堆壓力容器形成肩并肩式布置，采用直流式螺旋盤管換熱設(shè)備。該設(shè)計(jì)換熱效率更高、結(jié)構(gòu)布置更緊湊，在核電領(lǐng)域?qū)賱?chuàng)新型設(shè)計(jì)。蒸汽發(fā)生器也是示范工程設(shè)計(jì)和制造難度最大的核島主設(shè)備。該設(shè)備由清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院設(shè)計(jì)，哈電集團(tuán)（ 秦皇島 ）重型機(jī)械有限公司生產(chǎn)制造。

因其設(shè)計(jì)復(fù)雜、制造難度大、無(wú)成熟經(jīng)驗(yàn)借鑒，蒸汽發(fā)生器項(xiàng)目推進(jìn)長(zhǎng)期處于高溫氣冷堆示范工程建設(shè)的關(guān)鍵路徑上。從2008年合同簽訂到2018年完成首臺(tái)設(shè)備制造，歷時(shí)10年，發(fā)布技術(shù)規(guī)格書、技術(shù)要求83份，涉及11萬(wàn)余個(gè)零部件，產(chǎn)生設(shè)計(jì)變更、設(shè)備材料變更等約800份。

在整個(gè)研發(fā)制造過(guò)程中，中國(guó)華能、清華大學(xué)、中核集團(tuán)各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)十分關(guān)注項(xiàng)目進(jìn)展，定期舉行高層會(huì)談，決策重大技術(shù)問(wèn)題。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人常駐設(shè)備制造現(xiàn)場(chǎng)，發(fā)生問(wèn)題時(shí)第一時(shí)間與清華大學(xué)溝通協(xié)調(diào)、尋計(jì)問(wèn)策，聯(lián)合設(shè)備廠家一道共謀解決之法，攻克了蒸汽發(fā)生器出口連接管布管及包裹的施工設(shè)計(jì)與優(yōu)化、單根60米超長(zhǎng)T22傳熱管研發(fā)和多頭成型螺旋盤管工藝研發(fā)、T22管防銹工藝研究及工廠化制造、出口連接管模型件制造及布置工藝研發(fā)、出口連接管彎致裂紋失效分析與制造工藝優(yōu)化、高精度換熱單元套裝工藝研發(fā)和工廠化制造、意大利Fomas出口蒸汽管板用800H大鍛件入廠復(fù)驗(yàn)高溫拉伸不合格安全評(píng)審、高溫部件材料采購(gòu)及長(zhǎng)時(shí)高溫持久與蠕變?cè)囼?yàn)、高精度小口徑換熱管對(duì)接、鎳基合金全位置TIG自動(dòng)焊研究、大型內(nèi)件與殼體最小處間隙不到1mm的精準(zhǔn)套裝、大型立式臺(tái)架總裝、大容積承壓設(shè)備立式氣壓試驗(yàn)等共30余項(xiàng)世界性技術(shù)難題。十年磨礪，理想終成現(xiàn)實(shí)，圖紙化身國(guó)之重器！

2019年1月27日，蒸汽發(fā)生器吊裝

砥礪攻堅(jiān)，攻克換熱單元瓶頸問(wèn)題

蒸汽發(fā)生器換熱單元由中心筒、外筒、5層螺旋盤管、承重條和固定條等構(gòu)成，對(duì)螺旋換熱管成型尺寸、換熱單元內(nèi)外筒公差要求嚴(yán)格。承重條與換熱單元各層螺旋盤管之間的間隙僅為0.5mm，總長(zhǎng)8800mm，套裝難度大，由江蘇銀環(huán)精密鋼管有限公司承制。在清華大學(xué)核研院的技術(shù)支持下，江蘇銀環(huán)公司于2016年成功完成39個(gè)換熱單元的套裝與制造。

成功之路并非坦途。2017年初，蒸汽發(fā)生器核心部件——核安全1級(jí)出口連接管因?yàn)閺澲屏鸭y而全部報(bào)廢，設(shè)備制造主線工作完全停止。這對(duì)設(shè)備制造質(zhì)量和工期的影響巨大，造成的損失遠(yuǎn)超預(yù)期。項(xiàng)目緊急且技術(shù)難度高，石島灣核電副總經(jīng)理張延旭與中核能源副總經(jīng)理林立志迅速組建專項(xiàng)團(tuán)隊(duì)，選派精干力量入駐江蘇銀環(huán)，協(xié)調(diào)推進(jìn)新傳熱管的生產(chǎn)進(jìn)度及制造質(zhì)量監(jiān)督工作。駐廠人員深入研究傳熱管關(guān)鍵制造技術(shù)要求及相關(guān)改進(jìn)工藝措施，不分晝夜在車間內(nèi)巡檢、與江蘇銀環(huán)技術(shù)骨干及操作人員對(duì)話、核實(shí)操作記錄，掌握每根管材的準(zhǔn)確生產(chǎn)進(jìn)度及質(zhì)量狀態(tài)，提前預(yù)判各類問(wèn)題隱患，及時(shí)協(xié)調(diào)處理滲透檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、清潔度檢查項(xiàng)目不完整等多項(xiàng)問(wèn)題。主線生產(chǎn)工作24小時(shí)不停，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在周末、中秋節(jié)、國(guó)慶節(jié)期間全程監(jiān)督，連續(xù)駐廠7個(gè)月，出席監(jiān)督見證點(diǎn)近200個(gè)，審查制造檢驗(yàn)報(bào)告、記錄近千份。最終1330根出口連接管全部按期發(fā)貨，其彎制性能優(yōu)良，成功打通了蒸汽發(fā)生器制造乃至高溫堆示范工程的關(guān)鍵路徑。石島灣核電設(shè)計(jì)采購(gòu)部王威作為專項(xiàng)團(tuán)隊(duì)的一員，全程入駐江蘇銀環(huán)，負(fù)責(zé)新傳熱管制造項(xiàng)目。他感慨道：“感覺這7個(gè)月做的事情意義重大。各方團(tuán)結(jié)一心、目標(biāo)高度統(tǒng)一，既打通了蒸汽發(fā)生器制造的關(guān)鍵路徑，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的管理能力和技術(shù)水平也得到了快速提升”。

精益求精，氣壓試驗(yàn)一次成功

新制造的出口連接管運(yùn)抵哈電重裝后，蒸發(fā)器主體制造關(guān)鍵路徑重新啟動(dòng)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)馬上調(diào)整工作重心并入駐哈電重裝，與制造廠工藝、焊接、質(zhì)量檢驗(yàn)及生產(chǎn)人員保持全面溝通，通過(guò)提前分析、判斷設(shè)備制造風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，對(duì)各關(guān)鍵工序全程監(jiān)督管理。項(xiàng)目各方凝心聚力，以時(shí)不我待的干勁、咬定青山不放松的韌勁、不破樓蘭終不還的沖勁，最終攻克了狹小空間傳熱管對(duì)接焊、內(nèi)件與殼體套裝、鎳基合金全位置TIG自動(dòng)焊等一系列制造難點(diǎn)。 

業(yè)內(nèi)蒸汽發(fā)生器通常采用水壓試驗(yàn)驗(yàn)證承壓焊縫強(qiáng)度，但高溫氣冷堆蒸汽發(fā)生器由于其結(jié)構(gòu)特殊性，只能采用氣壓試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。該氣壓試驗(yàn)較水壓試驗(yàn)難度更大、失敗風(fēng)險(xiǎn)也更大。石島灣核電、中核能源、清華大學(xué)及制造單位高度重視，建立了從公司高層到項(xiàng)目經(jīng)理層的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，形成高效的管理協(xié)調(diào)機(jī)制。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)全程駐廠、精心策劃，討論制訂試驗(yàn)規(guī)程并不斷完善，及時(shí)決策采用專用立式總裝臺(tái)架，并配置專用氣壓試驗(yàn)設(shè)備，全面落實(shí)人員、工器具、備件保障工作，為蒸汽發(fā)生器氣壓試驗(yàn)一次成功打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2018年9月29日23時(shí)58分，高溫氣冷堆示范工程首臺(tái)蒸汽發(fā)生器在哈電重裝順利完成殼程和管程氣壓試驗(yàn)，并取得一次性成功，開創(chuàng)了國(guó)內(nèi)核電行業(yè)核島主設(shè)備制造密封性檢驗(yàn)的先河，標(biāo)志著蒸汽發(fā)生器設(shè)備最后一個(gè)關(guān)鍵制造難點(diǎn)被攻克，高溫氣冷堆示范工程設(shè)備研制領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展。高溫氣冷堆重大專項(xiàng)總設(shè)計(jì)師、清華大學(xué)核研院院長(zhǎng)張作義回憶說(shuō)：“那天晚上時(shí)刻都關(guān)注著蒸汽發(fā)生器氣壓試驗(yàn)進(jìn)展?fàn)顟B(tài)，每到一個(gè)保壓臺(tái)階都會(huì)打電話了解情況。直到凌晨試驗(yàn)成功那一刻，心里終于才踏實(shí)了，蒸汽發(fā)生器最后一個(gè)關(guān)鍵制造難點(diǎn)被攻克了！”

2019年1月，高溫氣冷堆示范工程核島主設(shè)備中歷時(shí)最長(zhǎng)、制造難度最大的蒸汽發(fā)生器首臺(tái)到貨，激動(dòng)的淚水在項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)臉上流淌：“我們終于成功了！”

黨建引領(lǐng)，完成節(jié)流組件安裝

節(jié)流組件是調(diào)節(jié)蒸汽發(fā)生器設(shè)備正常運(yùn)行的“鑰匙”。蒸發(fā)器主體設(shè)備到貨后，節(jié)流組件的安裝進(jìn)度成為制約冷試工作的關(guān)鍵所在。

在石島灣核電“黨建引領(lǐng) 聚力攻堅(jiān)”黨員示范行動(dòng)的感召下，石島灣核電、中核能源、清華大學(xué)、制造廠組建“節(jié)流組件到貨及安裝”攻堅(jiān)團(tuán)隊(duì)，形成了干事創(chuàng)業(yè)的強(qiáng)大合力。攻堅(jiān)團(tuán)隊(duì)提前組織安裝單位開展節(jié)流組件模擬裝配試驗(yàn)、防松組件焊接工藝試驗(yàn)等驗(yàn)證性工作，提前識(shí)別出防松板安裝間隙不足、防松組件焊接變形過(guò)大等多個(gè)重大風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，針對(duì)性制定安裝工藝措施并列入現(xiàn)場(chǎng)操作規(guī)程，提前進(jìn)行防松板試裝及裝配加工，研發(fā)焊接保護(hù)工裝、專項(xiàng)磨練焊工技能?，F(xiàn)場(chǎng)安裝工作準(zhǔn)備充分細(xì)致，實(shí)現(xiàn)了節(jié)流組件到貨驗(yàn)收、安裝、焊接各環(huán)節(jié)無(wú)縫銜接。通過(guò)優(yōu)化人員排班，日夜奮戰(zhàn)2個(gè)月，最終保質(zhì)保量完成了節(jié)流組件安裝工作，為蒸汽發(fā)生器后期順利運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

蒸汽發(fā)生器的研制成功只是高溫氣冷堆示范工程攻堅(jiān)路上的一個(gè)小縮影。在國(guó)家科技重大專項(xiàng)領(lǐng)導(dǎo)小組的領(lǐng)導(dǎo)下，中國(guó)華能堅(jiān)決扛起責(zé)任使命，與清華大學(xué)、中核集團(tuán)、科研院所等單位組建聯(lián)合體，攻克了一系列世界性設(shè)備研制關(guān)鍵技術(shù)難題，形成了一整套重大專項(xiàng)科技創(chuàng)新實(shí)施機(jī)制與管理經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)出眾多具有專業(yè)技術(shù)能力的核電創(chuàng)新人才，以強(qiáng)烈的責(zé)任擔(dān)當(dāng)鑄就了“大國(guó)重器”。

（作者系華能山東石島灣核電有限公司 王威　席京彬　吳志軍　侯雪梅）