編者按：

國家科技重大專項高溫氣冷堆核電站示范工程（以下簡稱“高溫堆示范工程”）經(jīng)過9年施工建設(shè)，于12月20日首次并網(wǎng)發(fā)電。這是我國先進核電技術(shù)自主創(chuàng)新取得新勝利的一步，也是我國核能領(lǐng)域堅持科技自立自強、推動落實“碳達峰、碳中和”目標實現(xiàn)和中國核工業(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、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了青春和智慧?！吨袊四堋纷?021年第四期起隆重推出“見證——高溫堆進行時”專題系列報道，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，首臺蒸汽發(fā)生器發(fā)運儀式

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現(xiàn)首次并網(wǎng)發(fā)電，機組各項運行指標正常，反應(yīng)堆、汽輪發(fā)電機及相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備運行穩(wěn)定，標志著我國核電科技創(chuàng)新取得重大突破，實現(xiàn)“換道超車”、全球“領(lǐng)跑”。成功并網(wǎng)的成績背后，離不開運行可靠的關(guān)鍵設(shè)備。

高溫堆示范工程核島及BOP設(shè)備共計15000余臺套，其中2200余臺套屬于工程首次使用，660余臺套屬于創(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)動機構(gòu)、主氦風機、DCS等為業(yè)主與總承包單位聯(lián)合采購、平行監(jiān)造；常規(guī)島設(shè)備由業(yè)主自行采購、委托監(jiān)造。項目建設(shè)過程中，中國華能組織清華大學、哈電重裝、上海電氣等關(guān)鍵設(shè)備研制團隊日以繼夜砥礪奮斗、聯(lián)合攻關(guān)，攻克了多項“卡脖子”技術(shù)，攻克了蒸發(fā)器超長傳熱管制造與異種鋼焊接等工藝，開展了填補國內(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、全球首臺采用電磁軸承結(jié)構(gòu)的大功率主氦風機、全球首臺高溫氣冷堆螺旋管式直流蒸發(fā)器等堪稱“大國重器”的核心設(shè)備，設(shè)備國產(chǎn)化率達93.4%（ 遠高于重大專項總體方案要求不低于75%的目標 ），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)代化水平貢獻了“華能經(jīng)驗”。本文以蒸汽發(fā)生器的研發(fā)、制造過程為例，講述華能核電人和數(shù)萬核電從業(yè)者的頑強拼搏、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)生蒸汽推動汽輪發(fā)電機組產(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，與主氦風機一起安裝在蒸汽發(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。蒸汽發(fā)生器也是示范工程設(shè)計和制造難度最大的核島主設(shè)備。該設(shè)備由清華大學核能與新能源技術(shù)研究院設(shè)計，哈電集團（ 秦皇島 ）重型機械有限公司生產(chǎn)制造。

因其設(shè)計復(fù)雜、制造難度大、無成熟經(jīng)驗借鑒，蒸汽發(fā)生器項目推進長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年完成首臺設(shè)備制造，歷時10年，發(fā)布技術(shù)規(guī)格書、技術(shù)要求83份，涉及11萬余個零部件，產(chǎn)生設(shè)計變更、設(shè)備材料變更等約800份。

在整個研發(fā)制造過程中，中國華能、清華大學、中核集團各級領(lǐng)導(dǎo)十分關(guān)注項目進展，定期舉行高層會談，決策重大技術(shù)問題。項目負責人常駐設(shè)備制造現(xiàn)場，發(fā)生問題時第一時間與清華大學溝通協(xié)調(diào)、尋計問策，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)計與優(yōu)化、單根60米超長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)驗高溫拉伸不合格安全評審、高溫部件材料采購及長時高溫持久與蠕變試驗、高精度小口徑換熱管對接、鎳基合金全位置TIG自動焊研究、大型內(nèi)件與殼體最小處間隙不到1mm的精準套裝、大型立式臺架總裝、大容積承壓設(shè)備立式氣壓試驗等共30余項世界性技術(shù)難題。十年磨礪，理想終成現(xiàn)實，圖紙化身國之重器！

2019年1月27日，蒸汽發(fā)生器吊裝

砥礪攻堅，攻克換熱單元瓶頸問題

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，對螺旋換熱管成型尺寸、換熱單元內(nèi)外筒公差要求嚴格。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級出口連接管因為彎制裂紋而全部報廢，設(shè)備制造主線工作完全停止。這對設(shè)備制造質(zhì)量和工期的影響巨大，造成的損失遠超預(yù)期。項目緊急且技術(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團隊，選派精干力量入駐江蘇銀環(huán)，協(xié)調(diào)推進新傳熱管的生產(chǎn)進度及制造質(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)骨干及操作人員對話、核實操作記錄，掌握每根管材的準確生產(chǎn)進度及質(zhì)量狀態(tài)，提前預(yù)判各類問題隱患，及時協(xié)調(diào)處理滲透檢驗標準不統(tǒng)一、清潔度檢查項目不完整等多項問題。主線生產(chǎn)工作24小時不停，項目團隊在周末、中秋節(jié)、國慶節(jié)期間全程監(jiān)督，連續(xù)駐廠7個月，出席監(jiān)督見證點近200個，審查制造檢驗報告、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)計采購部王威作為專項團隊的一員，全程入駐江蘇銀環(huán)，負責新傳熱管制造項目。他感慨道：“感覺這7個月做的事情意義重大。各方團結(jié)一心、目標高度統(tǒng)一，既打通了蒸汽發(fā)生器制造的關(guān)鍵路徑，項目團隊的管理能力和技術(shù)水平也得到了快速提升”。

精益求精，氣壓試驗一次成功

新制造的出口連接管運抵哈電重裝后，蒸發(fā)器主體制造關(guān)鍵路徑重新啟動。項目團隊馬上調(diào)整工作重心并入駐哈電重裝，與制造廠工藝、焊接、質(zhì)量檢驗及生產(chǎn)人員保持全面溝通，通過提前分析、判斷設(shè)備制造風險點，對各關(guān)鍵工序全程監(jiān)督管理。項目各方凝心聚力，以時不我待的干勁、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接焊、內(nèi)件與殼體套裝、鎳基合金全位置TIG自動焊等一系列制造難點。 

業(yè)內(nèi)蒸汽發(fā)生器通常采用水壓試驗驗證承壓焊縫強度，但高溫氣冷堆蒸汽發(fā)生器由于其結(jié)構(gòu)特殊性，只能采用氣壓試驗進行驗證。該氣壓試驗較水壓試驗難度更大、失敗風險也更大。石島灣核電、中核能源、清華大學及制造單位高度重視，建立了從公司高層到項目經(jīng)理層的項目團隊，形成高效的管理協(xié)調(diào)機制。項目團隊全程駐廠、精心策劃，討論制訂試驗規(guī)程并不斷完善，及時決策采用專用立式總裝臺架，并配置專用氣壓試驗設(shè)備，全面落實人員、工器具、備件保障工作，為蒸汽發(fā)生器氣壓試驗一次成功打下了堅實基礎(chǔ)。

2018年9月29日23時58分，高溫氣冷堆示范工程首臺蒸汽發(fā)生器在哈電重裝順利完成殼程和管程氣壓試驗，并取得一次性成功，開創(chuàng)了國內(nèi)核電行業(yè)核島主設(shè)備制造密封性檢驗的先河，標志著蒸汽發(fā)生器設(shè)備最后一個關(guān)鍵制造難點被攻克，高溫氣冷堆示范工程設(shè)備研制領(lǐng)域取得了突破性進展。高溫氣冷堆重大專項總設(shè)計師、清華大學核研院院長張作義回憶說：“那天晚上時刻都關(guān)注著蒸汽發(fā)生器氣壓試驗進展狀態(tài)，每到一個保壓臺階都會打電話了解情況。直到凌晨試驗成功那一刻，心里終于才踏實了，蒸汽發(fā)生器最后一個關(guān)鍵制造難點被攻克了！”

2019年1月，高溫氣冷堆示范工程核島主設(shè)備中歷時最長、制造難度最大的蒸汽發(fā)生器首臺到貨，激動的淚水在項目團隊臉上流淌：“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”黨員示范行動的感召下，石島灣核電、中核能源、清華大學、制造廠組建“節(jié)流組件到貨及安裝”攻堅團隊，形成了干事創(chuàng)業(yè)的強大合力。攻堅團隊提前組織安裝單位開展節(jié)流組件模擬裝配試驗、防松組件焊接工藝試驗等驗證性工作，提前識別出防松板安裝間隙不足、防松組件焊接變形過大等多個重大風險點，針對性制定安裝工藝措施并列入現(xiàn)場操作規(guī)程，提前進行防松板試裝及裝配加工，研發(fā)焊接保護工裝、專項磨練焊工技能?，F(xiàn)場安裝工作準備充分細致，實現(xiàn)了節(jié)流組件到貨驗收、安裝、焊接各環(huán)節(jié)無縫銜接。通過優(yōu)化人員排班，日夜奮戰(zhàn)2個月，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路上的一個小縮影。在國家科技重大專項領(lǐng)導(dǎo)小組的領(lǐng)導(dǎo)下，中國華能堅決扛起責任使命，與清華大學、中核集團、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科技創(chuàng)新實施機制與管理經(jīng)驗，培養(yǎng)出眾多具有專業(yè)技術(shù)能力的核電創(chuàng)新人才，以強烈的責任擔當鑄就了“大國重器”。

（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）