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闊步前行,長風破浪丨ACP100反應堆壓力容器增材制造試件順利通過技術鑒定


核電主設備制造一直被譽為制造業皇冠上的明珠,是核電建設的最大難關之一,代表著工業裝備制造業的最高水平。一項將帶來工業變革的新型制造方式正在向這一難關發起挑戰。

【齊心協力,千錘百煉試件出】

2015年10月中國核動力研究設計院與南方增材科技有限公司,聯合發起ACP100反應堆壓力容器增材制造項目,開啟了核電重型主設備增材制造研發的序幕。

核動力院是中國唯一集核反應堆工程研究、設計、試驗、運行和小批量生產為一體的大型綜合性科研基地,核動力院積極致力于核電研發,培育了具有自主知識產權的國產化核電站品牌CP600/CP1000/CPR1000,承擔著新一代壓水堆核電站ACP100/ACP600/ACP1000及CF系列燃料元件研究開發、超臨界水冷堆技術預先研究等科研項目。南方增材是擁有國際一流金屬增材制造研發團隊的企業,擁有國內唯一的NFZC-WS001型3D打印設備,力爭搶占大型金屬構件自動化智能化制造產業的制高點。

自項目啟動以來,雙方一直以高昂的熱情積極推進各項工作,在歷經四輪材料試驗,兩輪工藝試驗后,南方增材突破了材料成分控制、工藝參數特性調整及控制對成型性能和結構的影響,順利打印出了ACP100壓力容器增材制造試件。這一試件的成功打印,浸潤著核動力院專家們辛勤的汗水和杰出的智慧。專家們憑借其在核設施材料方面的豐富經驗,對材料成分,性能和成型結構方式給出了精準的技術要求,并對初期材料試驗過程中力學性能強度過高等問題提出了寶貴的指導意見,為有效避免核輻照后材料出現脆化等問題提供了強有力的保障,使ACP100壓力容器增材制造試件得以順利完成!



【陣容豪華,各路英雄齊鑒定】

12月3日,在國家能源局的支持下,核動力院和南方增材聯合舉辦ACP100反應堆壓力容器增材制造試件-科研成果鑒定會,對試件進行了技術鑒定。本次技術鑒定審查組陣容豪華,包括:國家能源局中國核電發展中心副主任榮建;中國核動力研究設計院副院長、研究員級高級工程師彭詩念,ACP100項目總設計師、研究員級高級工程師宋丹戎,國核工程有限公司技術顧問曹定;哈爾濱工業大學博士生導師李成偉教授;北京鋼鐵研究總院特鋼所副所長、教授級高工劉正東等13位專家。



經認真審查,專家審查組一致認為:

1、技術資料齊全,規范,符合科技成果鑒定要求;

2、材料研發的技術要求準確、合理,采用電熔增材制造技術制造的EAM 16MND5樣件的化學成分和各項常規力學性能滿足技術要求,樣件組織均勻,力學性能沒有厚度效應,各向異性較小,綜合力學性能優良,具有較大的韌性裕量。

3、自主研發、設計和建造了國內外最大型電熔增材制造設備(能打印最大直徑5.6米,長度9米,重達300噸的厚壁重型金屬構件),是重大型設備制造技術的一次重大突破,也是傳統制造業的一次變革,材料利用率高、生產周期大幅縮短,國際領先,可實現包括反應堆壓力容器在內的核電大型金屬構件的智能制造。

專家組一致同意該階段性成果通過鑒定。



【長風破浪,增材制造正當時】

核電站反應堆壓力容器、蒸發反應器、鍛造主管道等主設備,技術要求高、生產難度大,一直以來,采用傳統工藝,生產周期長、投入大、產品一次合格率較低。  如今,自主研發的重型金屬電熔增材制造技術(3D打印),作為一項智能化自動化制造工藝,實現了信息技術、自動化技術和大型金屬裝備制造技術的深度融合與集成。通過輸入產品的外形參數,即可在計算機軟件中完成三維模型分解,并在計算機的控制下全自動化進行金屬材料逐層疊加,最終完成產品。該技術可精確地實現結構復雜的大型金屬構件一體成型,可謂所想即可得,代表了未來先進制造技術發展的必然趨勢。重型金屬3D打印作為一項變革性的重型金屬構件制造技術,為核電裝備的高質量、高效率、低成本制造開辟了一條新的道路。

本次試件順利通過技術鑒定,標志著增材制造核電壓力容器最艱難的材料基礎研發和工藝研發的突破。增材制造無需萬噸級重型鍛壓設備分段制造,其后續焊接成型的壓力容器可實現整體成型,產品性能可達到甚至部分優于鍛件。試件的成功研制,給核動力院和南方增材的全體科研人員以巨大的鼓舞和動力,核動力院和南方增材將再接再厲,早日實現重型金屬增材制造技術在核電領域的產業化應用,為我國的核電裝備全面國產化和工業制造業做出更大的貢獻。



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