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第1章 核电厂系统与设备 1

1.1 压水堆核电厂的系统与设备 2

1.1.1 压水堆核电厂的组成 2

1.1.2 反应堆结构 3

1.1.3 反应堆冷却剂系统 5

1.1.4 一回路辅助系统 10

1.1.5 化学和容积控制系统 10

1.1.6 辅助冷却水系统 13

1.2 沸水堆简介 16

1.2.1 沸水堆的概况 16

1.2.2 沸水堆的结构 19

1.2.3 沸水堆的工作原理 22

1.3 重水堆核系统简介 25

1.3.1 重水堆的系统原理 26

1.3.2 重水堆的分类及特点 26

1.3.3 重水的核特性及重水堆的特殊结构 30

1.4 燃料组件简介 31

1.4.1 燃料元件和组件概述 31

1.4.2 典型堆的燃料元件 32

第2章 核电设备常用材料及焊接材料 40

2.1 核电厂用金属材料 40

2.1.1 核机械设备结构材料 40

2.1.2 核燃料包壳、压力管、蒸汽发生器传热管所用材料 48

2.1.3 核屏蔽材料和主管道材料 52

2.1.4 堆内构件材料 53

2.1.5 压力容器用钢的可焊性及评定 61

2.1.6 核电厂机械设备的安全分级 62

2.2 焊接性能 64

2.2.1 焊接性 64

2.2.2 影响焊接性的因素 66

2.2.3 焊接性试验的内容及评定原则 68

2.2.4 不锈钢焊接性能与有色金属的焊接性能 71

2.2.5 焊接在核电中的重要性 74

2.2.6 核电厂常规岛焊接工艺评定规程 76

2.3 常用焊接材料 83

2.3.1 低合金钢焊接材料 83

2.3.2 不锈钢焊接材料 84

2.3.3 镍基合金焊接材料 87

2.3.4 钴基合金焊接材料 90

2.3.5 20MnHR钢配套埋弧焊焊接材料 92

第3章 核电设备焊接方法与焊接设备 96

3.1 焊条电弧焊 96

3.1.1 焊接参数 96

3.1.2 焊接操作 98

3.1.3 典型焊接缺陷及预防 100

3.1.4 奥氏体不锈钢板对接V形坡口带衬垫立焊焊接方法 101

3.2 钨极氩弧焊 104

3.2.1 手工钨极氩弧焊 104

3.2.2 自动钨极氩弧焊 115

3.3 带极电渣堆焊 122

3.3.1 带极电渣堆焊 122

3.3.2 带极电渣堆焊的焊接工艺参数 122

3.3.3 带极电渣堆焊的优缺点 124

3.3.4 带极电渣堆焊在核电设备制造中的应用 124

3.4 埋弧焊 125

3.4.1 埋弧焊的基本原理及主要特点 125

3.4.2 埋弧焊加工的应用范围 128

3.4.3 埋弧焊用焊接材料 128

3.4.4 埋弧焊的基本设备 132

3.4.5 埋弧焊加工的基本工艺规律 136

3.4.6 埋弧焊工艺在核电设备制造中的应用 140

3.5 带极埋弧堆焊 143

3.5.1 带极埋弧堆焊的特点 143

3.5.2 带极埋弧堆焊的工艺参数及其对堆焊层质量的影响 145

3.5.3 核电设备带极埋弧堆焊装备的选用 148

3.5.4 带极埋弧自动焊技术操作规程 149

3.5.5 带极埋弧堆焊工艺在核电设备制造中的应用 149

3.6 激光焊 154

3.6.1 激光焊的基本原理及主要特点 154

3.6.2 激光焊接机的分类 158

3.6.3 激光焊接的应用 159

3.6.4 激光焊接的工艺参数 161

3.6.5 激光焊接工艺在核电设备制造中的研究与应用 162

3.7 电子束焊 165

3.7.1 电子束焊的基本原理 165

3.7.2 电子束焊及电子束焊机的类型 167

3.7.3 真空电子束焊的主要优缺点 168

3.7.4 真空电子束焊接的应用 169

3.7.5 真空电子束焊的焊接工艺参数及其调节 170

3.7.6 真空电子束焊的焊接缺陷及产生原因 173

3.7.7 电子束焊接工艺在核电设备制造中的应用 174

第4章 核电设备中的重要焊接工艺 178

4.1 阀门密封面耐磨堆焊 178

4.1.1 气焊 178

4.1.2 焊条电弧堆焊 179

4.1.3 钨极氩弧堆焊 181

4.1.4 等离子弧堆焊 181

4.2 回路主管道和波动管焊接工艺 181

4.2.1 主管道焊接工艺 181

4.2.2 波动管焊接工艺 184

4.3 核电厂钢衬里及牛腿安装焊接工艺 187

4.3.1 钢衬里的安装焊接 187

4.3.2 牛腿的安装焊接 190

4.4 管子管板焊接 194

4.4.1 管接头与安全端的焊接 194

4.4.2 J形坡口焊接 197

4.4.3 蒸汽发生器管子管板焊接 199

4.5 燃料组件焊接技术 200

4.5.1 核燃料棒焊接 201

4.5.2 骨架焊接 204

4.5.3 定位格架焊接 207

4.5.4 格架钎焊 208

第5章 核电设备常见焊接缺陷及失效分析 212

5.1 核电站常用焊接工艺概述 212

5.1.1 焊接 212

5.1.2 焊接方法分类 212

5.2 焊接缺陷产生的原因、危害及其预防 213

5.2.1 焊缝形状缺陷 213

5.2.2 未焊透与未熔合 217

5.2.3 气孔 219

5.2.4 夹渣 221

5.2.5 裂纹 221

5.3 核电站焊接失效案例分析 228

5.3.1 核电站压力容器顶盖贯穿件焊缝应力腐蚀开裂 228

5.3.2 焊瘤及表面缺陷导致疲劳开裂 238

5.3.3 疲劳及腐蚀疲劳导致开裂 239

5.3.4 焊趾应力导致开裂 240

第6章 核电设备焊接质量检验 242

6.1 焊接质量检验概述 242

6.2 焊接检验方法 243

6.2.1 破坏性检验 244

6.2.2 非破坏性检验 245

6.3 核电设备焊接无损检测应用实例 254

6.3.1 核电站反应堆压力容器超声检测 254

6.3.2 核电站蒸汽发生器安全端焊缝射线检测 259

6.3.3 核电站压力容器在役的目视检测和渗透检测 262

附录 265

参考文献 270