我国打破国外垄断“翅片换热管”自主研制成功
“我国自主开发的这款重要部件，不仅打破了国外垄断，而且安全等级更高，换热效率在原有基础上提高了10%，售后服务更加完善便捷，使得我国核电关键设备实现国产化迈出了重要一步。”9月22日，在由中国机械工业联合会组织的决定核电站工作效率重要部件“翅片换热管”的专家评审会上，中国机械工业联合会顾问、原总工程师隋永滨表示，随着民营企业浙江润祁节能科技有限公司的核用翅片换热管生产技术自主研发成功，中国已成为继美法之后第三个掌握此项关键技术的国家。
一家民营企业为何热衷研发核用“翅片换热管”？它是怎么研制成功的？该项自主研发技术又有哪些创新点？日前，本报记者采访了评审会专家隋永滨、浙江润祁节能科技有限公司董事长祁同刚。
数字：
我国核电站约花23亿元采购国外各种换热管
隋永滨告诉记者，目前，我国所有核电站使用的常规型号是每英寸27片翅片换热管(MSR-TP439翅片换热管)。这些翅片换热管均从国外进口，不仅对能源安全造成威胁，而且交货时间长，成本极大。据东方电气采购法国相关产品数据测算，我国核电站每个机组采购国外各种换热管大约1亿元，目前我国有23个机组正在运行，此项费用大约为23亿元。“十三五”期间，我国核电机组将会大幅度增加，此项投入会更多，也不安全。
“翅片换热管”是核电站用汽水分离再热器的核心部件，而核电汽水分离再热器是核电站常规岛的重要组成部分，是水冷堆核电站蒸汽轮机中用以降低蒸汽湿度、提高蒸汽温度的设备，它由汽水分离器和再热器组成，其作用是减少低压缸内蒸汽的水分，以免损害汽轮机的叶片并提高汽轮机的效率，“翅片换热管”则主要是把第一次做工完的蒸汽用核热量转换成优质的蒸汽进行再次做工。核电汽水分离再热器关系到核电站的工作效率，被称为“核电之肾”。
“像翅片换热管这类产品，属于国家进口免税产品，仅此一项如采用国产化每个机组就可创税在2000万元以上，23个机组就可为国家创税4.6亿多元，该产品还可以广泛用于蒸汽发电领域和化工石油。”隋永滨说。
研发：
投入3200多万元，历时3年
一家民营企业，为什么会如此专注核用关键设备呢？这就不得不提这家企业的董事长祁同刚。他是我国最早一批研发换热元件的科研人员，现在是换热领域的一名高级工程师。他领导的的浙江润祁节能科技有限公司是生产换热元件最多的企业，仅获得授权的中国ZL就有20多项。
目前，公司拥有一流的研发团队和先进的生产设备，并与浙江大学能源系紧密合作，共同拥有先进的产品试验室。
祁同刚告诉记者，“翅片换热管”从投入到研发成功耗时3年，期间投入了3200多万元。2012年，公司起草了核电核岛内动力冷却系统标准并成功报批备案；2013年，公司投入研发，原以为难度不大，就在市场上购买了类似设备进行研制，开发了模具，组建了生产线，购买了类似材料进行制造，结果制造出来的产品与图纸要求相差太远，翅片生产的模具达不到要求。于是，公司领导和技术人员不仅拜访江苏、安徽、山东、台州等模具制造商，还与国外联系，制定了多套模具方案。试用了大量国内外模具。但是，要么达不到要求，要么不稳定，在这方面化费大量的时间、精力和金钱，研制模具单位因此失去了信心，不再配合我们开发。
“我们的要求完全是挑刺，经过了这么多的失败教训，研发团队静下心来，开展跨行业思想碰撞，终于在2014年秋末，掌握了一整套模具制造工艺，解决了模具难题，同时不断对设备进行改造，以便与我们已开发模具实现配套使用。”祁同刚说。我们自己开发的金相组织结构调整设备，经过多次设备升级和所研产品的实践应用，经过不断摸索改进，最终满足了图纸要求，摆脱了依赖国外技术。2015年6月，成功安装改造生产设备，满足了大批量生产能力，完成了成品批量试制任务，8月份产品通过国内权威机构的各项指标检测。
创新：
特定材质、激光焊接、多种模具、特殊工艺均为自主开发
说起该项技术创新，祁同刚如数家珍。他告诉记者，换热管材料，采用核用MSR-TP439铁素体不锈钢，提高了换热管的耐腐蚀性和稳定性。但在焊接时，MSR-TP439铁素体不锈钢存在冷裂倾向和焊接接头脆化等主要问题。针对这种材料的特殊性，研发小组创新设计了小管径厚壁激光焊接工艺。通过调整激光焊接参数、改变保护气输送方式等措施，解决了焊接过程中产生裂纹及焊接接头脆化等问题。
激光焊对于焊缝位置要求极其严格。为了保证焊接位置的偏移不会对激光焊接效果产生影响，研发小组在原有控制系统及工装夹具的基础上，对其进行了改装，研发出一套特殊的激光焊接跟踪系统，使得激光焊接位置始终能够对准管子的贴合缝处，达到了理想焊接状态。最后，对激光焊接的管子采用涡流检测与超声波检测双重检测手段，进行检测，高于相关国标要求，也比其他厂家的检测更加严格。
除了激光焊接技术，公司还自主设计了一套高效多重叠合滚翅模具，采用多组模具叠合方式，逐渐增大模具直径，使翅片管以螺旋状方式通过模具，通过对管件定位、轧制成型翅片和校正翅片，实现翅片的一次加工，大大提高了翅片管的加工效率。模具刀片采用了圆形结构，利用固态金属挤压形成液态流动的方法压制翅片，提高了翅片表面光洁度、翅化比、翅片圆心度等技术要求。
同时，设计了一种核用不锈钢高翅化比换热管，通过高密度翅片轧制技术，使翅片顶部厚度达到超薄的0.15mm，使每英寸换热面积增加，实现了翅片管的高翅化比。
在评审会上，专家认为这项技术不仅填补了国内空白，而且达到了国际同类产品的先进水平，具有良好的推广和应用前景。据悉，该产品即将在东方电气、国核集团等大型核电相关企业投入使用。
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