“华龙一号”核电厂CRDM钩爪制造及试验研究
                      杨方亮1，陈西南1，杨晓晨1，杨〓博1，邓〓强1，于天达1，王常亮2
                      (1.中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室，四川 成都〓610041）
                                 （2．林德工程 (大连) 有限公司，辽宁 大连〓116113)
     针对第三代压水堆核电厂对控制棒驱动机构提出的更高技术要求，“华龙一号”反应堆驱动机构钩爪零件采用了钴基合金堆焊耐磨面的双齿钩爪。针对此零件结构特点和制造工艺存在的难点，研制了堆焊用专用装置。通过试验和有限元仿真等方法对相关工艺参数进行优化，完成了钩爪零件试制，对零件进行金相检验、液体渗透检验、硬度检验和热态寿命试验。结果表明，钩爪零件具备较高的硬度和耐磨性，满足第三代压水堆核电厂对驱动机构运行寿命的要求。


1〓 研究背景
    钩爪零件是核电厂反应堆控制棒驱动机构（CRDM）主要动作的执行零件。钩爪的作用是通过钩爪齿面与驱动杆环槽啮合，然后带动驱动杆上升和下降运动从而驱动控制棒上下运动以达到调节反应堆功率和紧急情况下停堆的目的，钩爪运动示意图如图1所示。钩爪是控制棒驱动机构动作的唯一执行零件，所以钩爪产品的性能直接决定了控制棒驱动机构整体的性能。由于该零件制造难度大，核心技术仍然掌握在国外厂家手中，在目前的国内核电工程项目中，控制棒驱动机构的钩爪全部都是进口产品。本研究项目的开展就是为了实现“华龙一号”控制棒驱动机构设备的国产化。

2〓钩爪零件结构
   钩爪的母材采用奥氏体不锈钢，在小孔和齿面位置堆焊钴基合金以增加其配合面的硬度和耐磨性。钩爪母材材质为00Cr18Ni10N控氮奥氏体不锈钢，焊接填充材料为AWS A5.21 ERCoCr-A钴基合金焊丝。材料的搭配能有效地保证零件配合面的硬度、耐磨性、耐腐蚀和高温稳定性以及零件基体的韧性，使钩爪和连杆具有良好的综合机械性能。

3〓制造工艺难点
钩爪堆焊需要采用氧乙炔堆焊。由于钩爪产品的结构设计特点，焊接时有如下难点需要解决：

......



基金项目：国防科技工业局核能开发科研项目(科工二司【2012】1540号)〖HTH〗
作者简介：杨方亮（1979—），男，四川成都人，中国核动力研究设计院高级工程师，主要从事反应堆结构的研究和设计工作


（文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289）

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