我国核电用无缝钢管国产化进展及应当关注的问题

D0L:10.13374/.issn1001-053x.2012.s1.003 第34卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.34 Suppl.1 2012年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun.2012 我国核电用无缝钢管国产化进展及应当关注的问题 成海涛✉ 郭元蓉 攀钢集团成都钢钒有限公司，成都610303 ☒通信作者，E-mail:haitao50528@163.com 摘要介绍了近年来我国核电站建设的概况以及核电用无缝钢管国产化取得的成果，针对我国今后将采用以API000为代 表的第三代核电技术来建设核电站的战略，指出了第三代核电站建设用无缝钢管的技术要求，提出了在核电用无缝钢管国产 化进程中应关注质量控制、品种开发、规范生产等问题. 关键词核电站：无缝钢管：生产：产品质量：质量控制 分类号TG141 Development and concern of domestic production of seamless steel tubes for nu- clear power plant service CHENG Hai-tao,GUO Yuan-rong Pangang Group Chengdu Steel Vanadium Co.Ltd.,Chengdu 610303,China Corresponding author,E-mail:haitao50528@163.com ABSTRACT The construction overviews of nuclear power plants in recent years in China and the results of localization of seamless tubes for nuclear power were introduced.Aiming at the strategy of using the third generation nuclear power technology,which is repre- sented by AP1000,to construct nuclear power plants,the technical requirements of seamless steel tubes for the third generation nuclear power plants were brought forward,and some issues related with quality control,product development and standard production were put forward to be concerned in the process of seamless tube localization for nuclear power. KEY WORDS nuclear power plants;seamless tubes:production:product quality:quality control 高效、清洁的核能发电在我国能源结构中的比 还需加快其国产化进程 重逐年升高，特别是最近几年，在我国核电工业进入 1新型核电站建设用无缝钢管的质量要求 高峰发展时期，对核电装备及制造材料的国产化程 度提出了更高要求的同时，2011年3月日本福岛核 1.1我国核电发展目标 电厂因海啸引发的核电安全危机，使得我国的核电 目前，我国已经投入运营的核电站有13台机 安全被提升到了前所未有的高度.福岛核电站安全 组.秦山一期首台机组，始建于1985年，1994年投 事故表明，第二代核电站技术存在着安全隐患.目 入商业运行：岭澳二期3号机组和秦山二期3号机 前，我国暂停了采用第二代核电技术的核电站新项 组，分别于2010年9月、10月投入运营.总装机容 目建设，今后建设的核电站准备全部改用三代核电 量已突破1000万kW,约占我国电力总装机容量的 技术.以AP1000为代表的第三代核电技术，所采用 1.4%. 的设计规范和设备制造材料及其标准比现行的第二 与世界范围内核电装机容量3.7亿万kW·h、 代核电技术要求更高. 发电量约占全球发电总量的17%相比，我国的核电 虽然我国在第二代和二代加核电站建设中所用 比例远低于世界平均水平口.因此，国家制定了逐 的无缝钢管己基本实现了国产化，但对于第三代核 步提高我国核电比例的宏伟核电发展目标，力争到 电用无缝钢管的技术标准、品种质量和生产规范等 2050年，核电装机容量将达到4~5亿kW·h.同时 收稿日期：201201一10

第 34 卷 增刊 1 2012 年 6 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 Suppl． 1 Jun． 2012 我国核电用无缝钢管国产化进展及应当关注的问题 成海涛 郭元蓉 攀钢集团成都钢钒有限公司，成都 610303 通信作者，E-mail: haitao50528@ 163． com 摘 要 介绍了近年来我国核电站建设的概况以及核电用无缝钢管国产化取得的成果，针对我国今后将采用以 AP1000 为代 表的第三代核电技术来建设核电站的战略，指出了第三代核电站建设用无缝钢管的技术要求，提出了在核电用无缝钢管国产 化进程中应关注质量控制、品种开发、规范生产等问题． 关键词 核电站; 无缝钢管; 生产; 产品质量; 质量控制 分类号 TG141 Development and concern of domestic production of seamless steel tubes for nu￾clear power plant service CHENG Hai-tao ，GUO Yuan-rong Pangang Group Chengdu Steel ＆ Vanadium Co． Ltd． ，Chengdu 610303，China Corresponding author，E-mail: haitao50528@ 163． com ABSTRACT The construction overviews of nuclear power plants in recent years in China and the results of localization of seamless tubes for nuclear power were introduced． Aiming at the strategy of using the third generation nuclear power technology，which is repre￾sented by AP1000，to construct nuclear power plants，the technical requirements of seamless steel tubes for the third generation nuclear power plants were brought forward，and some issues related with quality control，product development and standard production were put forward to be concerned in the process of seamless tube localization for nuclear power． KEY WORDS nuclear power plants; seamless tubes; production; product quality; quality control 收稿日期: 2012--01--10 高效、清洁的核能发电在我国能源结构中的比 重逐年升高，特别是最近几年，在我国核电工业进入 高峰发展时期，对核电装备及制造材料的国产化程 度提出了更高要求的同时，2011 年 3 月日本福岛核 电厂因海啸引发的核电安全危机，使得我国的核电 安全被提升到了前所未有的高度． 福岛核电站安全 事故表明，第二代核电站技术存在着安全隐患． 目 前，我国暂停了采用第二代核电技术的核电站新项 目建设，今后建设的核电站准备全部改用三代核电 技术． 以 AP1000 为代表的第三代核电技术，所采用 的设计规范和设备制造材料及其标准比现行的第二 代核电技术要求更高． 虽然我国在第二代和二代加核电站建设中所用 的无缝钢管已基本实现了国产化，但对于第三代核 电用无缝钢管的技术标准、品种质量和生产规范等 还需加快其国产化进程． 1 新型核电站建设用无缝钢管的质量要求 1. 1 我国核电发展目标 目前，我国已经投入运营的核电站有 13 台机 组． 秦山一期首台机组，始建于 1985 年，1994 年投 入商业运行; 岭澳二期 3 号机组和秦山二期 3 号机 组，分别于 2010 年 9 月、10 月投入运营． 总装机容 量已突破 1 000 万 kW，约占我国电力总装机容量的 1. 4% ． 与世界范围内核电装机容量 3. 7 亿万 kW·h、 发电量约占全球发电总量的 17% 相比，我国的核电 比例远低于世界平均水平［1］． 因此，国家制定了逐 步提高我国核电比例的宏伟核电发展目标，力争到 2050 年，核电装机容量将达到 4 ～ 5 亿 kW·h． 同时 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.s1.003

·2 北京科技大学学报 第34卷 明确指出，今后新建核电机组均以核电技术安全上 大类，即碳钢/碳锰钢/低合金钢类、铬钼钢类、不锈 更具优势的第三代核电机组为主 钢类和镍基合金类.核电站中不同的管道系统使用 1.2我国核电技术现状 不同材质和不同核安全级别的无缝钢管.如核安全 目前，我国核电技术发展正处于由二代加技术 等级1级、2级、3级、非核级材料，其质量等级别分 向第三代技术转型的过渡阶段：2015年前，二代加 别对应RCC-M规范O1、O2、O3、ONC级和ASME 机组呈一定批量的规模发展；2015年后，我国核电 BPVCⅢ规范A、B、C、D级，其生产制造和质保要求 技术路线将以第三代机组为主.现阶段已建和部分 均严格按照规范的相关规定执行，核1、2、3级产品 在建核电站均采用二代加核电技术，如CPRIOO0核 的生产制造活动还需要向国家核安全局申报、备案， 电机组，是以中国广东核电集团从法国引进第二代 并接受监管 技术的百万千瓦核电机组为基础，结合多项重大技 1.3.2钢管材质特点及选材要求 术改进措施形成的具有自主品牌的中国百万千瓦级 核电站核岛一回路系统由于要将放射性物质 的商用压水堆机组：中国核工业集团公司自主研发 包容在其内，管道材料选择要求考虑运行工况、冷 的“二代加”技术(M310机组)，装机容量也达到了 却剂介质、材料老化等多种因素.如核蒸汽系统输 百万千瓦水平，其关键设备（包括核电用管）已基本 出堆芯热能的主管道，是连接反应堆压力容器和 实现了国产化. 蒸汽发生器的特厚壁承压管道，属核一级关键设 设计上满足预防和缓解严重事故要求的核电站 备，目前二代核电机组采用奥氏体一铁素体双相不 称为第三代核电站，其发生严重事故的理论概率大 锈钢离心铸管，而三代核电API000机组则采用超 大低于第二代核电站.国内正在建设的第三代核电 低碳控氮不锈钢整体锻造工艺制造，其技术难度 站有两种：国家核电技术公司引进美国西屋核电 非常高：与冷却剂相关的一回路管道系统采用不 API0O0技术和中国广东核电集团引进的法国核电 含Mo的18-10型、含Mo的17-12型及时效硬化 EPR技术.其中，引进的API0O0技术涵盖了核岛设 型奥氏体不锈钢管：蒸汽发生器的传热管要求强 计、关键设备制造、工程项目管理和运行维护四大技 韧性和耐应力腐蚀能力，通常采用Inconel600和 术领域 Inconel690的镍基合金管；对于核蒸汽系统和核辅 API000技术中涉及到的关键设备制造能否国 助系统管道(NSSS和BNI)则一般采用碳钢/碳锰 产化是衡量引进技术成功与否的重要标志，它会对 钢管，如TUE250B、TU42C、P280GH(TU48C)、 中国核电的未来发展产生重大影响，为此，国家科技 A106BP11G6等. 部设立了压水堆重大专项课题，以山东海阳1"、2"机 常规岛管道二回路管道系统主要是输送蒸汽和 组、浙江山门1、2机组为依托，对AP1000压水堆 给水，整个系统输送的介质温度、压力参数均比同功 技术与装备进行引进消化、吸收和再创新，推进 率火电机组低，没有高温蠕变问题，因此常规岛二回 AP1000关键设备的国产化. 路管道系统用钢管采用碳/碳锰钢.但是，因为该管 与此同时，我国在第四代核能发电技术的研究 道系统输送带一定湿度的饱和蒸汽，存在“流动加 方面也加快了步伐.2011年7月，国内首座实验快 速的腐蚀(FAC)”问题，这会间接影响整个电站的 堆成功并网发电，这标志着我国的第四代核电技术 安全.对于存在流体加速腐蚀(FAC)的管道材料， 研究取得了重要突破.快堆是世界上第四代先进核 要求选择能够抑制FAC现象的控Cr碳/锰钢，如控 能系统的主力堆型，它是由快中子引起核裂变反应， 铬20钢、控铬A106/API5LB等；对于蒸汽湿度较 天然轴的利用率从目前的1%提高到了60%以上， 大的高压缸排汽管线和高压加热器的抽汽管，直接 是未来核能源发展的重要技术 选用Cr含量较高的合金钢管，如A355P11、P22等： 1.3新型核电站建设用无缝钢管的质量要求 对同时抗“℉AC”和抗疲劳的蒸汽输水管线，则选用 1.3.1安全特性 304L不锈钢管.表1及表2分别为我国和美国及法 目前，我国已建和在建的二代加核电站以压水 国核电管常用钢种牌号对照表习 堆核电站为主，核岛设备是遵循RCC系列规范，采 2 我国核电站建设用无缝钢管国产化的主 用RCC-M压水堆核岛机械设备设计和建造规范. 新建API0O0三代核电站按照美国ASME核电规范 要成果 要求，采用ASME BPVCⅢ核设施部件建造规则.核 我国首台核电机组秦山一期核电站建成投产和 电站管道系统和设备制造使用的无缝钢管可分为四 从法国成套引进的大亚湾核电站1号、2号机组建

北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 明确指出，今后新建核电机组均以核电技术安全上 更具优势的第三代核电机组为主． 1. 2 我国核电技术现状 目前，我国核电技术发展正处于由二代加技术 向第三代技术转型的过渡阶段: 2015 年前，二代加 机组呈一定批量的规模发展; 2015 年后，我国核电 技术路线将以第三代机组为主． 现阶段已建和部分 在建核电站均采用二代加核电技术，如 CPRl000 核 电机组，是以中国广东核电集团从法国引进第二代 技术的百万千瓦核电机组为基础，结合多项重大技 术改进措施形成的具有自主品牌的中国百万千瓦级 的商用压水堆机组; 中国核工业集团公司自主研发 的“二代加”技术( M310 机组) ，装机容量也达到了 百万千瓦水平，其关键设备( 包括核电用管) 已基本 实现了国产化． 设计上满足预防和缓解严重事故要求的核电站 称为第三代核电站，其发生严重事故的理论概率大 大低于第二代核电站． 国内正在建设的第三代核电 站有两种: 国家核电技术公司引进美国西屋核电 AP1000 技术和中国广东核电集团引进的法国核电 EPR 技术． 其中，引进的 AP1000 技术涵盖了核岛设 计、关键设备制造、工程项目管理和运行维护四大技 术领域． AP1000 技术中涉及到的关键设备制造能否国 产化是衡量引进技术成功与否的重要标志，它会对 中国核电的未来发展产生重大影响，为此，国家科技 部设立了压水堆重大专项课题，以山东海阳 1# 、2# 机 组、浙江山门 1# 、2# 机组为依托，对 AP1000 压水堆 技术与装备进行引进消化、吸 收 和 再 创 新，推 进 AP1000 关键设备的国产化． 与此同时，我国在第四代核能发电技术的研究 方面也加快了步伐． 2011 年 7 月，国内首座实验快 堆成功并网发电，这标志着我国的第四代核电技术 研究取得了重要突破． 快堆是世界上第四代先进核 能系统的主力堆型，它是由快中子引起核裂变反应， 天然铀的利用率从目前的 1% 提高到了 60% 以上， 是未来核能源发展的重要技术． 1. 3 新型核电站建设用无缝钢管的质量要求 1. 3. 1 安全特性 目前，我国已建和在建的二代加核电站以压水 堆核电站为主，核岛设备是遵循 RCC 系列规范，采 用 RCC--M 压水堆核岛机械设备设计和建造规范． 新建 AP1000 三代核电站按照美国 ASME 核电规范 要求，采用 ASME BPVC Ⅲ核设施部件建造规则． 核 电站管道系统和设备制造使用的无缝钢管可分为四 大类，即碳钢/碳锰钢/低合金钢类、铬钼钢类、不锈 钢类和镍基合金类． 核电站中不同的管道系统使用 不同材质和不同核安全级别的无缝钢管． 如核安全 等级 1 级、2 级、3 级、非核级材料，其质量等级别分 别对应 RCC--M 规范 Q1、Q2、Q3、QNC 级和 ASME BPVC Ⅲ规范 A、B、C、D 级，其生产制造和质保要求 均严格按照规范的相关规定执行，核 1、2、3 级产品 的生产制造活动还需要向国家核安全局申报、备案， 并接受监管． 1. 3. 2 钢管材质特点及选材要求 核电站核岛一回路系统由于要将放射性物质 包容在其内，管道材料选择要求考虑运行工况、冷 却剂介质、材料老化等多种因素． 如核蒸汽系统输 出堆芯热能的主管道，是连接反应堆压力容器和 蒸汽发生器的特厚壁承压管道，属核一级关键设 备，目前二代核电机组采用奥氏体--铁素体双相不 锈钢离心铸管，而三代核电 AP1000 机组则采用超 低碳控氮不锈钢整体锻造工艺制造，其技术难度 非常高; 与冷却剂相关的一回路管道系统采用不 含 Mo 的 18--10 型、含 Mo 的 17--12 型及时效硬化 型奥氏体不锈钢管; 蒸汽发生器的传热管要求强 韧性和耐应力腐蚀能力，通常采用 Incone1600 和 Inconel690 的镍基合金管; 对于核蒸汽系统和核辅 助系统管道( NSSS 和 BNI) 则一般采用碳钢 /碳锰 钢 管，如 TUE250B、TU42C、P280GH ( TU48C ) 、 A106 B P11 Gr6 等． 常规岛管道二回路管道系统主要是输送蒸汽和 给水，整个系统输送的介质温度、压力参数均比同功 率火电机组低，没有高温蠕变问题，因此常规岛二回 路管道系统用钢管采用碳/碳锰钢． 但是，因为该管 道系统输送带一定湿度的饱和蒸汽，存在“流动加 速的腐蚀( FAC) ”问题，这会间接影响整个电站的 安全． 对于存在流体加速腐蚀( FAC) 的管道材料， 要求选择能够抑制 FAC 现象的控 Cr 碳/锰钢，如控 铬 20 钢、控铬 A106 /API 5L B 等; 对于蒸汽湿度较 大的高压缸排汽管线和高压加热器的抽汽管，直接 选用 Cr 含量较高的合金钢管，如 A355 P11、P22 等; 对同时抗“FAC”和抗疲劳的蒸汽输水管线，则选用 304L 不锈钢管． 表 1 及表 2 分别为我国和美国及法 国核电管常用钢种牌号对照表［1--3］． 2 我国核电站建设用无缝钢管国产化的主 要成果 我国首台核电机组秦山一期核电站建成投产和 从法国成套引进的大亚湾核电站 1 号、2 号机组建 ·2·

增刊1 成海涛等：我国核电用无缝钢管国产化进展及应当关注的问题 ·3 表1部分常用奥氏体不锈钢材料牌号对照表 2.2.2核岛用无缝钢管 Table 1 Material grades table of some common austenitic stainless steel 核岛用无缝钢管均是具有核安全级别规定的材 中国 美国 法国 料，第二代核电站核岛用管采用RCCM规范的核级 0Cr18Ni9 304 Z6CN18.9 无缝钢管，企业必须持有国家颁发的《民用核安全 00Cr19N11 304L Z2CN18.10 设备制造许可证》才能生产这类产品.目前国内己 0Cr19Ni9N 304N Z5 CN 18.09Az 有多家钢管（含管件）生产企业获得了核级钢管生 0Crl7Nil2Mo2 316 Z7CND17.12.02 产许可证，具备生产资质和供货条件. 0Crl7Ni14Mo2 316L Z3CND17.12.03 (1)第二代核电站核岛用碳/锰钢无缝钢管基 0Cr17Ni12Mo2N 316N 本实现国产化 国内持有《民用核安全设备制造许可证》的钢 表2常用碳钢/碳锰钢/低合金钢材料相近牌号对照表 Table 2 Similar grades table of common carbon steel/carbon-manganese 管生产企业，通过研究核电站核岛用管的特殊性能 steel/low-alloy steel 和对RCC-M规范的消化、吸收，开发了RCC-M规 中国 美国 法国 范的核级碳钢/碳锰钢无缝钢管TUE250B、TU42、 20(控铬) A106B/A106C TUE250B/TU420C P280GH(TU48C)等品种，能够满足国内第二代核电 16Mn Gr6 P280GH/TU48C 机组核电设备制造的配套需求 15CrMo P11 (2)相当部分的核级不锈钢管品种，己经能够 12Cr2Mo P22 国产化 持有核级不锈钢管生产许可证的企业，己经能 成投产的20多年间，核电站建设用无缝钢管的国产 够生产相当部分的核级不锈钢管品种.国内近年新 化工作也取得了巨大成绩 建第二代核电站，均采用了国产离心浇铸工艺制造 2.1标准体系的建立 的奥氏体不锈钢主管道(RCC-MM3406:Z3CN20- 我国已初步建立起了核电用无缝钢管标准体 09M)及锻造奥氏体不锈钢无缝管(RCC-MM3304: 系.2010年颁布实施的《GB24512.1一2009核电站 用无缝钢管（第1部分）：碳素钢无缝钢管》和《GB 304、316系列).核电蒸发器用镍基合金690-U型 24512.2一2009核电站用无缝钢管（第2部分)：合 管的专业化生产机组于2009年建成投产，2010年 金无缝钢管》两部国家标准，奠定了我国核电用无 底国产核电蒸汽发生器用690一U型管研制成功并 缝钢管标准体系建设的基础.已纳入2011年国家 用在防城港核电站1号机组蒸发器上. 标准制定计划的《核电站用无缝钢管（第3部分）： (3)第三代核电机组用无缝钢管品种开发 奥氏体不锈钢无缝钢管》、《核电站用奥氏体不锈钢 进展 焊接钢管》两个标准，预计在2012年完成编制、审定 API000核电技术是将来我国核电站建设的主 工作；中国广东核电集团在第二代核电技术的基础 力机组技术，其管道系统使用的无缝钢管品种与 上，创新了自主品牌CPR1000机组，编写了中国广 RCC规范不同，全部采用ASME核电规范与标准 东核电集团标准CPR一M,即《压水堆核电站核岛机 (ASME BPVCⅢ)的材料.APIO00机组的一回路和 械设备设计及建造规范标准》 二回路管道系统常用的无缝钢管品种见表3 2.2核电站建设用无缝钢管品种开发 AP1000机组一回路主管道材料TP316LN,采用 2.2.1常规岛用无缝钢管 了完全不同于第二代核电技术的整体锻造工艺制 控铬碳钢HD245Cr无缝钢管和合金钢 造.通过国内多家企业的科研攻关，解决了 WB36CN1无缝钢管己经用于岭澳、宁德、阳江、红沿 TP316LN的纯净化冶炼和浇注、大型电渣锭的治 河等核电站常规岛的主蒸汽管和给水管道，并以中 炼、锻件的锻造、弯制、热处理等关键技术问题.国 国牌号HD245Cr和WB36CN1分别纳入了《GB 产第一套AP1000核电主管道1：1模拟试样己锻制 24512.1一2009核电站用无缝钢管（第1部分)：碳 成功，其综合技术指标符合美国西屋公司的设计技 素钢无缝钢管》及《GB24512.2一2009核电站用无 术标准：自主化依托项目的山东海阳、浙江山门的 缝钢管（第2部分）：合金无缝钢管》标准.自此，我 AP1000机组，部分核级管道系统的SA一335P11合 国第二代核电站常规岛建设用无缝钢管己经能够全 金钢管、SA-106B碳钢管、SA-333G6低温管己实 部国产化. 现国内生产供货：台山EPR机组系法国引进的第三

增刊 1 成海涛等: 我国核电用无缝钢管国产化进展及应当关注的问题 表 1 部分常用奥氏体不锈钢材料牌号对照表 Table 1 Material grades table of some common austenitic stainless steel 中国 美国 法国 0Cr18Ni9 304 Z6 CN 18. 9 00Cr19N11 304L Z2 CN 18. 10 0Cr19Ni9N 304N Z5 CN 18. 09Az 0Cr17Ni12Mo2 316 Z7 CND17. 12. 02 0Cr17Ni14Mo2 316L Z3 CND17. 12. 03 0Cr17Ni12Mo2N 316N 表 2 常用碳钢/碳锰钢/低合金钢材料相近牌号对照表 Table 2 Similar grades table of common carbon steel /carbon-manganese steel /low-alloy steel 中国 美国 法国 20( 控铬) A106B /A106C TUE250B /TU420C 16Mn Gr6 P280GH/TU48C 15CrMo P11 12Cr2Mo P22 成投产的 20 多年间，核电站建设用无缝钢管的国产 化工作也取得了巨大成绩． 2. 1 标准体系的建立 我国已初步建立起了核电用无缝钢管标准体 系． 2010 年颁布实施的《GB 24512. 1—2009 核电站 用无缝钢管( 第 1 部分) : 碳素钢无缝钢管》和《GB 24512. 2—2009 核电站用无缝钢管( 第 2 部分) : 合 金无缝钢管》两部国家标准，奠定了我国核电用无 缝钢管标准体系建设的基础． 已纳入 2011 年国家 标准制定计划的《核电站用无缝钢管( 第 3 部分) : 奥氏体不锈钢无缝钢管》、《核电站用奥氏体不锈钢 焊接钢管》两个标准，预计在2012 年完成编制、审定 工作; 中国广东核电集团在第二代核电技术的基础 上，创新了自主品牌 CPR1000 机组，编写了中国广 东核电集团标准 CPR--M，即《压水堆核电站核岛机 械设备设计及建造规范标准》． 2. 2 核电站建设用无缝钢管品种开发 2. 2. 1 常规岛用无缝钢管 控 铬 碳 钢 HD245Cr 无 缝 钢 管 和 合 金 钢 WB36CN1 无缝钢管已经用于岭澳、宁德、阳江、红沿 河等核电站常规岛的主蒸汽管和给水管道，并以中 国牌 号 HD245Cr 和 WB36CN1 分 别 纳 入 了《GB 24512. 1—2009 核电站用无缝钢管( 第 1 部分) : 碳 素钢无缝钢管》及《GB 24512. 2—2009 核电站用无 缝钢管( 第 2 部分) : 合金无缝钢管》标准． 自此，我 国第二代核电站常规岛建设用无缝钢管已经能够全 部国产化． 2. 2. 2 核岛用无缝钢管 核岛用无缝钢管均是具有核安全级别规定的材 料，第二代核电站核岛用管采用 RCCM 规范的核级 无缝钢管，企业必须持有国家颁发的《民用核安全 设备制造许可证》才能生产这类产品． 目前国内已 有多家钢管( 含管件) 生产企业获得了核级钢管生 产许可证，具备生产资质和供货条件． ( 1) 第二代核电站核岛用碳/锰钢无缝钢管基 本实现国产化． 国内持有《民用核安全设备制造许可证》的钢 管生产企业，通过研究核电站核岛用管的特殊性能 和对 RCC--M 规范的消化、吸收，开发了 RCC--M 规 范的核级碳钢/碳锰钢无缝钢管 TUE250B、TU42、 P280GH( TU48C) 等品种，能够满足国内第二代核电 机组核电设备制造的配套需求． ( 2) 相当部分的核级不锈钢管品种，已经能够 国产化． 持有核级不锈钢管生产许可证的企业，已经能 够生产相当部分的核级不锈钢管品种． 国内近年新 建第二代核电站，均采用了国产离心浇铸工艺制造 的奥氏体不锈钢主管道( RCC--M M3406: Z3 CN 20-- 09M) 及锻造奥氏体不锈钢无缝管( RCC--M M3304: 304、316 系列) ． 核电蒸发器用镍基合金 690--U 型 管的专业化生产机组于 2009 年建成投产，2010 年 底国产核电蒸汽发生器用 690--U 型管研制成功并 用在防城港核电站 1 号机组蒸发器上． ( 3) 第三代核电机组用无缝钢管品种开发 进展． AP1000 核电技术是将来我国核电站建设的主 力机组技术，其管道系统使用的无缝钢管品种与 RCC 规范不同，全部采用 ASME 核电规范与标准 ( ASME BPVC Ⅲ) 的材料． AP1000 机组的一回路和 二回路管道系统常用的无缝钢管品种见表 3． AP1000 机组一回路主管道材料 TP316LN，采用 了完全不同于第二代核电技术的整体锻造工艺制 造． 通过国内多家企业的科研攻关，解 决 了 TP316LN 的纯净化冶炼和浇注、大型电渣锭的冶 炼、锻件的锻造、弯制、热处理等关键技术问题． 国 产第一套 AP1000 核电主管道 1∶ 1模拟试样已锻制 成功，其综合技术指标符合美国西屋公司的设计技 术标准; 自主化依托项目的山东海阳、浙江山门的 AP1000 机组，部分核级管道系统的 SA--335 P11 合 金钢管、SA--106B 碳钢管、SA--333 Gr6 低温管已实 现国内生产供货; 台山 EPR 机组系法国引进的第三 ·3·

北京科技大学学报 第34卷 表3AP1000核电站管道系统常用钢管品种 Table 3 Steel pipe types common used in AP1000 nuclear power plant piping 一回路（核级材料） 二回路（非核级） 不锈钢 合金钢 碳钢 合金钢 碳钢 ASME SA--312、 ASME SA-106B、 ASME SA-335、 ASME SA-106B、 GRTP316LN、 ASME SA-335 P11 ASME SA-333 Gr6 P22 20控Cr GR TP304L 代核电技术，其常规岛管道系统用的SA335P11合 3.3品种问题 金钢管、SA-106B和20控Cr碳钢管也实现了国 虽然我国二代核电的设备制造及核电站建设所 产化. 需的无缝钢管已基本实现了国产化，但诸如不锈钢 2.3国产核电用无缝钢管的质量现状 管、镍基合金管的部分品种还不能完全满足核电站 国家鼓励核电国产化的政策和旺盛的市场需求 建设的需求.尤其是第三代核电站建设所用的无缝 形势，激发了国内钢管生产企业开发核电管的积极 钢管需采用ASME规范设计要求，从材料牌号、生产 性，国产核电用管的品种开发成果显著：从不锈钢主 制造、品质要求、检测方法到焊接安装等一系列工艺 技术均面临新的课题 管道、蒸发器用镍基合金690-U型管、核蒸汽系统 应根据第三代核电技术对管材的质量要求，在 用P280GH核级无缝钢管，到常规岛主蒸汽管、给水 第二代核电用管己取得的国产化成果基础上，加快 管用WB36CN1、控铬20钢非核级无缝钢管，其主要 第三代核电用无缝钢管新产品开发步伐，重点开发 质量指标经研究院所检测，都达到了世界同类钢管 第三代核电需要的整体锻制主管道TP316LN、核电 的技术水平，完全能够替代进口产品在第二代核电 站管道系统用不锈钢管、合金钢管以及碳锰钢无缝 站上安装使用4 管等品种，满足第三代核电站建设需要. 但同时也应注意到，由于我国核电发展起步晚， 3.4质量控制 国内的核电设备制造技术和质量控制理念与核电规 确保核电产品质量稳定可靠，是核电国产化必 范的要求存在差距.因此对于核电用管国产化进程 须关注的重点.核电管是众多核电设备中的一大系 中存在的问题，我们必须高度重视并加以解决 列，其性能指标要求高，核安全等级和质量等级规定 3核电用无缝钢管国产化的关注重点 严格.因此生产制造企业必须严格按照核电规范既 定的质保体系要求，制定有效的工艺技术措施，稳定 总体来讲，国内钢管生产企业的工艺装备水平 控制产品质量.归纳起来，核电管的质量控制要求 完全能够满足核电管生产要求，但存在品种不全、质 具体落实在钢管制造过程的每个生产工序上，主要 量不稳、标准体系不够完善的问题. 包括钢的治金质量控制、钢管的几何尺寸精度和表 3.1加强核安全教育和企业核文化的形成 面质量控制以及钢管的组织性能控制等。 核安全越来越受到重视，加强核安全教育，提高 从事核电用无缝钢管生产的人员的安全意识，使他 4结语 们能够自觉维护核电产品生产质量保证体系的持续 (1)核能是高效清洁能源，也是我国重点发展 有效运行己迫在眉睫.核电用无缝钢管制造企业应 的能源.福岛核电站安全事故后，我国对核电站的 逐步形成核文化体系，确保核电用无缝钢管质量稳 安全要求进一步提高，明确了今后我国将主要采 定.国家应进一步加强核电用无缝钢管生产许可证 用以AP1000为代表的第三代核电技术来建设核 的管理，强化核质保体系的检查 电站. 3.2尽快完善符合我国国情的核电用无缝钢管标 (2)我国核电标准体系正在逐步建立，第二代 准体系 核电站建设用无缝钢管己基本实现了国产化，但品 产品的标准水平是衡量产品制造装备水平和产 种和质量还不能完全满足我国核电站建设的需要. 品质量水平的重要指标.虽然我国核电用无缝钢管 (3)第三代核电站的管道系统使用的无缝钢管 标准体系己具雏形，但还不够完善.应加强对国际 品种与RCC规范不同，全部采用ASME核电规范与 上先进核电用无缝钢管标准的研究，结合我国的国 标准(ASME BPVCⅢ)的材料.为满足我国发展第 情，不断完善我国核电用无缝钢管标准体系 三代核电技术的需要，应推进第三代核电技术的国

北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 表 3 AP1000 核电站管道系统常用钢管品种 Table 3 Steel pipe types common used in AP1000 nuclear power plant piping 一回路( 核级材料) 二回路( 非核级) 不锈钢 合金钢 碳钢 合金钢 碳钢 ASME SA--312、 GR TP316LN、 GR TP304L ASME SA--335 P11 ASME SA--106 B、 ASME SA--333 Gr6 ASME SA--335、 P22 ASME SA--106 B、 20 控 Cr 代核电技术，其常规岛管道系统用的 SA--335 P11 合 金钢管、SA--106B 和 20 控 Cr 碳钢管也实现了国 产化． 2. 3 国产核电用无缝钢管的质量现状 国家鼓励核电国产化的政策和旺盛的市场需求 形势，激发了国内钢管生产企业开发核电管的积极 性，国产核电用管的品种开发成果显著: 从不锈钢主 管道、蒸发器用镍基合金 690--U 型管、核蒸汽系统 用 P280GH 核级无缝钢管，到常规岛主蒸汽管、给水 管用 WB36CN1、控铬 20 钢非核级无缝钢管，其主要 质量指标经研究院所检测，都达到了世界同类钢管 的技术水平，完全能够替代进口产品在第二代核电 站上安装使用［4--6］． 但同时也应注意到，由于我国核电发展起步晚， 国内的核电设备制造技术和质量控制理念与核电规 范的要求存在差距． 因此对于核电用管国产化进程 中存在的问题，我们必须高度重视并加以解决． 3 核电用无缝钢管国产化的关注重点 总体来讲，国内钢管生产企业的工艺装备水平 完全能够满足核电管生产要求，但存在品种不全、质 量不稳、标准体系不够完善的问题． 3. 1 加强核安全教育和企业核文化的形成 核安全越来越受到重视，加强核安全教育，提高 从事核电用无缝钢管生产的人员的安全意识，使他 们能够自觉维护核电产品生产质量保证体系的持续 有效运行已迫在眉睫． 核电用无缝钢管制造企业应 逐步形成核文化体系，确保核电用无缝钢管质量稳 定． 国家应进一步加强核电用无缝钢管生产许可证 的管理，强化核质保体系的检查． 3. 2 尽快完善符合我国国情的核电用无缝钢管标 准体系 产品的标准水平是衡量产品制造装备水平和产 品质量水平的重要指标． 虽然我国核电用无缝钢管 标准体系已具雏形，但还不够完善． 应加强对国际 上先进核电用无缝钢管标准的研究，结合我国的国 情，不断完善我国核电用无缝钢管标准体系． 3. 3 品种问题 虽然我国二代核电的设备制造及核电站建设所 需的无缝钢管已基本实现了国产化，但诸如不锈钢 管、镍基合金管的部分品种还不能完全满足核电站 建设的需求． 尤其是第三代核电站建设所用的无缝 钢管需采用 ASME 规范设计要求，从材料牌号、生产 制造、品质要求、检测方法到焊接安装等一系列工艺 技术均面临新的课题． 应根据第三代核电技术对管材的质量要求，在 第二代核电用管已取得的国产化成果基础上，加快 第三代核电用无缝钢管新产品开发步伐，重点开发 第三代核电需要的整体锻制主管道 TP316LN、核电 站管道系统用不锈钢管、合金钢管以及碳锰钢无缝 管等品种，满足第三代核电站建设需要． 3. 4 质量控制 确保核电产品质量稳定可靠，是核电国产化必 须关注的重点． 核电管是众多核电设备中的一大系 列，其性能指标要求高，核安全等级和质量等级规定 严格． 因此生产制造企业必须严格按照核电规范既 定的质保体系要求，制定有效的工艺技术措施，稳定 控制产品质量． 归纳起来，核电管的质量控制要求 具体落实在钢管制造过程的每个生产工序上，主要 包括钢的冶金质量控制、钢管的几何尺寸精度和表 面质量控制以及钢管的组织性能控制等． 4 结语 ( 1) 核能是高效清洁能源，也是我国重点发展 的能源． 福岛核电站安全事故后，我国对核电站的 安全要求进一步提高，明确了今后我国将主要采 用以 AP1000 为代表的第三代核电技术来建设核 电站． ( 2) 我国核电标准体系正在逐步建立，第二代 核电站建设用无缝钢管已基本实现了国产化，但品 种和质量还不能完全满足我国核电站建设的需要． ( 3) 第三代核电站的管道系统使用的无缝钢管 品种与 RCC 规范不同，全部采用 ASME 核电规范与 标准( ASME BPVC Ⅲ) 的材料． 为满足我国发展第 三代核电技术的需要，应推进第三代核电技术的国 ·4·

增刊1 成海涛等：我国核电用无缝钢管国产化进展及应当关注的问题 ·5· 产化研究，加快第三代核电用无缝钢管品种开发 钢管，2007,36(2)：11) 步伐. 4]Cheng HT,Guo Y R.Current situation and localization progress of pipes for nuclear power generation service.Steel Pipe,2008,37 (4):1 参考文献 (成海涛，郭元蓉.核电用管现状及国产化进展.钢管，2008， [1]Cheng H T,Zhao Y F,Guo Y R,et al.Recent development of 37(4):1) domestic production of seamless steel tube for nuclear power plant [5]Guo Y R,Wu H,Hu M H,et al.R D of WB36CNI seamless service.Steel Pipe,2011,40(1):8 steel pipe used for steam/water supply piping circuit of convention- (成海涛，赵彦芬，郭元蓉，等.我国核电用无缝钢管国产化的 al island of nuclear power plant.Steel Pipe,2010,39(4):31 新进展.钢管，2011,40(1)：8) (郭元蓉，吴红，胡茂会，等.核电站常规岛蒸汽/给水回路用 [2]Port R D.Flow acceleratecl corrosion //Corrosion 98.NACE Iner- WB36CN1无缝钢管的研制.钢管，2010,39(4)：31) national,1998:921 [6 Guo Y R,Liu H,Hu B,et al.R D of P280GH seamless steel B3]Zhao Y F,Ti W X,Wang X L,et al.Steel tubular materials for nu- pipe for nuclear power plant with pressurized-water reactor.Steel clear power plant service and production localization.Steel Pipe, Pipe,2011,40(1)24 2007,36(2):11. (郭元蓉，刘吴，胡铂，等.压水堆核电站用无缝钢管280GH (赵彦芬，遆文新，汪小龙，等.核电用钢管材料及其国产化 的研制.钢管，2011,40(1)：24)

增刊 1 成海涛等: 我国核电用无缝钢管国产化进展及应当关注的问题 产化研究，加快第三代核电用无缝钢管品种开发 步伐． 参 考 文 献 ［1］ Cheng H T，Zhao Y F，Guo Y R，et al． Recent development of domestic production of seamless steel tube for nuclear power plant service． Steel Pipe，2011，40( 1) : 8 ( 成海涛，赵彦芬，郭元蓉，等． 我国核电用无缝钢管国产化的 新进展． 钢管，2011，40( 1) : 8) ［2］ Port R D． Flow acceleratecl corrosion / /Corrosion 98． NACE Iner￾national，1998: 921 ［3］ Zhao Y F，Ti W X，Wang X L，et al． Steel tubular materials for nu￾clear power plant service and production localization． Steel Pipe， 2007，36( 2) : 11． ( 赵彦芬，遆文新，汪小龙，等． 核电用钢管材料及其国产化． 钢管，2007，36( 2) : 11) ［4］ Cheng H T，Guo Y R． Current situation and localization progress of pipes for nuclear power generation service． Steel Pipe，2008，37 ( 4) : 1 ( 成海涛，郭元蓉． 核电用管现状及国产化进展． 钢管，2008， 37( 4) : 1) ［5］ Guo Y R，Wu H，Hu M H，et al． R ＆ D of WB36CN1 seamless steel pipe used for steam/water supply piping circuit of convention￾al island of nuclear power plant． Steel Pipe，2010，39( 4) : 31 ( 郭元蓉，吴红，胡茂会，等． 核电站常规岛蒸汽/给水回路用 WB36CN1 无缝钢管的研制． 钢管，2010，39( 4) : 31) ［6］ Guo Y R，Liu H，Hu B，et al． R ＆ D of P280GH seamless steel pipe for nuclear power plant with pressurized-water reactor． Steel Pipe，2011，40( 1) : 24 ( 郭元蓉，刘昊，胡铂，等． 压水堆核电站用无缝钢管 P280GH 的研制． 钢管，2011，40( 1) : 24) ·5·