DB34 T 3574.7-2019 聚变装置铁磁性系统结构设计准则第7部分：制造与检测.pdf

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1、ICS 27.120.10 F 61 DB34 安徽省地方标准 DB 34/T 3574.72019 聚变装置铁磁性系统结构设计准则 第 7 部分：制造与检测 Structural design criteriaof ferromagnetic systemfor fusion device Part 7: Manufacture and test 文稿版次选择 2019 - 12 - 25 发布 2020 - 01 - 25 实施 安徽省市场监督管理局 发布 DB34/T 3574.72019 I 前 言 聚变装置铁磁性系统结构设计准则分为以下 8 个部分： 第 1 部分：总体设计； 第 2

2、 部分：包层系统； 第 3 部分：偏滤器系统； 第 4 部分：管林系统； 第 5 部分：3Sm 规则； 第 6 部分：疲劳寿命评判方法； 第 7 部分：制造与检测； 第 8 部分：辐射屏蔽。 本部分为第7部分。 本部分按照 GB/T 1.1-2009 给出的规则起草。 本部分由中国科学院等离子体物理研究所提出。 本部分由安徽省核聚变工程技术及应用标准化技术委员会归口。 本部分起草单位：中国科学院等离子体物理研究所、安徽省质量和标准化研究所。 本部分主要起草人：王万景、雷明准、李强、沈旭、王纪超、穆香红、刘松林、罗广南、万玉洁。 DB34/T 3574.72019 1 聚变装置铁磁性系统结构设计

3、准则 第 7 部分：制造与检测 1 范围 本部分规定了聚变装置铁磁性系统制造与检测的术语和定义、基本要求、原则要求、RAMI要求、安 全要求等。 本部分适用于聚变装置铁磁性系统零部件的制造与检测。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 93 标准型弹簧垫圈 GB/T 1237 紧固件标记方法 GB/T 3098.1 紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱 GB/T 5782 六角头螺栓 GB/T 6170 1型六角螺母 DB34/T 3574.1

4、聚变装置铁磁性系统结构设计准则 第1部分：总体要求 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 制造与检测 manufacture and test 通过工艺预研（如：浇铸、爆炸焊、热等静压、高温钎焊和中温胀管热扩散焊接等），利用机械设 备加工生产并经检测（如：无损检测、高热负荷测试、力学性能测试和中子屏蔽测试等）后，得到满足 聚变装置运行要求的合格产品。 4 基本要求 4.1 合格件包括包层组件、偏滤器组件和管道等在聚变装置中应满足各自的使用功能。 4.2 第一壁几何形状应与等离子体位型相匹配。 4.3 合格的偏滤器组件经检测后应具备承受高热负荷和中子壁负载的能力；合格的包层和管林

5、组件应 具备承受低热负荷和中子壁负载的能力。 4.4 真空室内部件设计制造应考虑等离子体的垂直不稳定性和等离子体破裂所产生的晕电流和涡流所 带来的强大的电磁力。 4.5 试件的漏率应满足要求。 4.6 试件在出现泄漏等偶然事件时，应有应急措施。 DB34/T 3574.72019 2 4.7 试件的寿命应大于或等于聚变装置内部部件维护周期。 5 原则要求 5.1 材料要求 5.1.1 增殖包层材料应满足聚变装置氚增殖率要求。 5.1.2 真空室内部部件应采用抗中子辐照材料。 5.1.3 材料选择应与维持高真空度的要求相一致。 5.1.4 材料应具备良好的机械特性和疲劳特性。 5.1.5 真空室

6、内部部件的材料应满足其生命周期要求。 5.1.6 所有材料宜满足低溅射、低氚滞留、高熔点、高导热性、高抗热震性、高抗热疲劳性、低出气 率和低腐蚀率要求。 5.2 焊接要求 5.2.1 焊条选用原则 5.2.1.1 应考虑焊缝金属的力学性能和化学成分。在焊接结构刚性大、接头应力高、焊缝易产生裂纹 的不利情况下，应考虑选用比母材强度低的焊条；当母材中碳、硫、磷等元素的含量偏高时，焊缝中易 产生裂纹，应选用抗裂性能好的低氢型焊条。 5.2.1.2 应考虑焊接构件的使用性能和工作条件。对承受动载荷和冲击载荷的焊件，除满足强度要求 外，主要应保证焊缝金属具有较高的塑性和韧性，可选用塑、韧性指标较高的低氢

7、型焊条。在高温、低 温、耐磨或其他特殊条件下工作的焊件，应选用相应的耐热钢、耐低温钢或其他特殊用途焊条。 5.2.1.3 根据焊接结构特点及受力条件，对结构形状复杂、刚性大的焊件，在焊接过程中，冷却速度 快，收缩应力大，易产生裂纹，选用抗裂性好、韧性好、塑性高、氢裂纹倾向低的焊条。 5.2.1.4 根据施焊条件，对于受力不大、焊接部位难以清理的焊件，应选用对铁锈、氧化皮、油污不 敏感的酸性焊条。 5.2.1.5 在酸性焊条和碱性焊条都可满足要求时，根据生产效率和经济性，尽量选用酸性焊条。 5.2.2 焊剂选用原则 5.2.2.1 焊剂应放在干燥的库房内，温度和湿度满足要求。 5.2.2.2 焊

8、剂使用前应按说明书所规定的参数进行烘焙，应满足规定的烘烤要求。 5.2.2.3 为防止产生气孔，焊前接缝处及其附近 20 mm 的焊件表面应清除铁锈、油污、水分等杂质。 5.2.2.4 埋弧焊的焊剂应与所焊钢种和焊丝相匹配。 5.2.3 焊接设备选用原则 5.2.3.1 安全性。应通过国家对低压电器的强制性“CCC”认证。 5.2.3.2 适用性。满足技术要求，其次考虑设备的可靠性、使用寿命和可维修性。 5.2.3.3 先进性。提高生产率、改善焊接质量、降低生产成本。 5.2.4 焊接工艺评定原则 5.2.4.1 焊接工艺评定应以可靠的钢材焊接性能为依据，并在工程施焊之前完成。 5.2.4.2

9、 焊接工艺评定所用的设备、仪表应处于正常工作状态，钢材、焊接材料应符合相应标准。 5.2.4.3 改变焊接方法应重新进行焊接工艺评定。 DB34/T 3574.72019 3 5.2.4.4 改变焊后热处理类别，应重新进行焊接工艺评定。 5.2.4.5 常用焊接方法中焊接材料、保护气体、线能量等条件改变时，应重新进行工艺评定。 5.2.4.6 焊接工艺（作业）指导书的编制，应有专业工程师主持进行。 5.2.5 焊接接头要求 5.2.5.1 焊接接头处应满足真空漏率检测和材料的高温力学性能以及相应焊接国家标准。 5.2.5.2 材料的可焊性应避免层状断裂的风险。 5.2.5.3 焊点表面应光滑且

10、无缺陷，并应均匀地融入焊接件的表面。 5.2.5.4 应在不同厚度的部件之间设置锥形过渡区域。 5.2.5.5 在不同厚度的部件之间存在环缝接头的情况下（圆柱形、锥形和蝶形部件的周向和对齐接头 焊接），部件之间的中平面可存在偏移，偏移量不应大到违反外表面或内表面对齐（不包括制造公差）。 5.2.6 降低焊接应力的措施 5.2.6.1 构件设计时应尽量减少焊缝的数量和尺寸。 5.2.6.2 构件设计时应避免焊缝过于集中。 5.2.6.3 应合理安排焊接装配顺序。 5.2.7 预防焊接变形的措施 5.2.7.1 应合理设计焊缝位置。 5.2.7.2 应合理选择焊缝尺寸和形状。 5.2.7.3 尽可

11、能减少焊缝数量，减小焊缝长度。 5.2.7.4 可预计发生缩短的尺寸在焊前预留出来。 5.2.7.5 应合理选择焊接装配程序。 5.2.7.6 选择合理的焊接顺序和方向。 5.2.8 焊接质量检查 5.2.8.1 焊工应具有规定的有效资格证。 5.2.8.2 焊接设备型号、电源极性等焊接参数应满足要求。 5.2.8.3 原材料检查应与合格证及国家标准相符合。 5.2.8.4 工艺文件应齐全、表达清楚。 5.2.8.5 涉及真空室内部件的新材料、新产品、新工艺施焊前应进行焊接工艺试验。 5.2.8.6 应清除多层焊层间存在的裂纹、气孔、夹渣等缺陷。 5.2.8.7 焊缝两侧咬边的总长度，不应超过

12、该焊缝长度的 10。 5.2.8.8 液压强度试验常用水进行，试验压力应为设计压力的 1.251.5 倍。 5.3 螺栓要求 5.3.1 基本要求 5.3.1.1 螺栓机械性能应满足相应性能等级要求，螺栓尺寸应满足 GB/T 5782 的要求；螺母尺寸应满 足 GB/T 6170 的要求；垫 圈尺寸应满足 GB/T 93 的要求。 5.3.1.2 螺栓、螺母、垫圈需经过探伤检测，并提供探伤检测报告。 5.3.1.3 螺栓、螺母、垫圈需进行性能等级检测测试，并提供相应的性能测试报告。 DB34/T 3574.72019 4 5.3.1.4 螺栓入库应按规格分类存放，并防雨、防潮。遇有螺栓、螺母不

13、配套，螺纹损伤时，不应使 用。螺栓、螺母、垫圈有锈蚀，应抽样检查紧固轴力，满足要求后方可使用。 5.3.1.5 螺栓等不得被泥土、油污粘染，保持洁净、干燥状态。必须按批号，同批内配套使用，不应 混放、混用。 5.3.1.6 操作工具如电动扳手、手动扳手等应经过标定，符合螺栓紧固的设计要求。 5.3.2 连接要求 5.3.2.1 应满足 GB/T 1237、GB /T 3098.1 的要求。 5.3.2.2 装配前检查摩擦面，试件的摩擦系数是否达到设计要求，浮锈用钢丝刷除掉，油污、油漆清 除干净。 5.3.2.3 螺栓头和螺母下面应放置平垫圈，用以增大承压面积。 5.3.2.4 螺栓丝扣损伤，螺

14、栓应自由穿入螺孔，不准许强行打入。 5.3.2.5 每个螺栓一端不可垫两个及两个以上的垫圈，并且不可采用大螺母代替垫圈。螺栓拧紧后， 外露螺纹不应少于两扣。 5.3.2.6 对于设计有要求防松动的螺栓、锚固螺栓需采用有防松装置的螺母（即双螺母）或者弹簧垫 圈，或者用人工方法采取防松措施。 5.3.2.7 对于承受动荷载或重要部位的螺栓连接，需按照设计要求放置弹簧垫圈，弹簧垫圈应设置在 螺母一侧。 5.3.2.8 双头螺栓的轴心线应与工件垂直，用角尺进行检验。 5.3.2.9 装配双头螺栓时，应先将螺纹和螺孔的接触面清理干净，再用手轻轻地把螺母拧到螺纹的终 止处，如果遇到拧不进的情况，不应用扳手

15、强行拧紧，以避免损坏螺纹。 5.3.2.10 连接处应平整，板边、孔边无毛刺；接头处有翘曲、变形必须进行校正，并防止损伤摩擦面， 保证摩擦面紧贴。 5.3.2.11 扭剪型高强螺栓紧固应分两次进行，第一次为初拧。初拧紧固到螺栓标准轴力（即设计预拉 力）的 6080，初拧的扭矩值不应小于终拧扭矩值的 30。第二次紧固为终拧，终拧时扭剪型螺 栓应将梅花卡头拧掉。为使螺栓群中所有螺栓均匀受力，初拧、终拧都应按一定顺序进行。 5.4 热处理要求 5.4.1 应制定合理的作业指导书和热处理作业检验指导书。 5.4.2 严格按确定的热处理作业检验指导书（或热处理工艺卡）中具体工艺参数执行，包括热处 理设备

16、、装炉方式、装炉量、加热升温方式、加热温度、保温时间、冷却方式、冷却介质、冷却介质温 度、渗剂种类、渗剂流量、感应加热温度、限时加热时间及电参数（阳极电压、阳极电流等）。 5.4.3 经热处理后的试件及其焊缝区域的综合力学性能应满足要求。 5.5 无损检测要求 5.5.1 应根据被检物的材质、加工种类、加工过程及使用过程等来选择检测方法。 5.5.2 对有无损检测要求的角接接头、T 形接头及所有制造加工成型件经检测后均应满足规定值。 5.5.3 经无损检测后的产品内腔残余物应满足规定要求。 5.6 装配要求 5.6.1 真空室内部件面向等离子体的面，环向总体误差和极向总体误差应满足规定值。 5

17、.6.2 包层和偏滤器支撑应具有足够的强度、刚度和稳定性。 5.6.3 真空室内部件及其支撑应确保它们的安装精度达到设计要求。 DB34/T 3574.72019 5 5.6.4 第一壁的装配误差应在规定值内。 5.6.5 包层下边界和偏滤器上边界应保持规定的距离。 5.6.6 应充分考虑真空室内空间、 包层和偏滤器的大小及其管林系统的布置等制定较合理的装配顺序。 5.6.7 应尽量使用最简便的方法和通用工具进行装配。 5.6.8 真空室内部件装配应按照规定的装配顺序进行。 5.7 高热负荷测试要求 真空室内部件中包层和偏滤器样件均应满足在经规定循环次数的热负荷测试后， 应观测零部件在辐 照过

18、程中表面红外温度温升不能超过 20，并通过事后超声无损检测和有损分析验证。 5.8 力学性能测试要求 真空室内部件组成材料应具备经高温拉伸、压缩、弯曲和冲击等试验后，满足规定寿命要求。 5.9 其它要求 5.9.1 寿命要求 真空室内部件寿命应满足聚变装置长脉冲稳态运行要求， 并应大于或等于聚变装置内部部件维护周 期。 5.9.2 化学要求 按 DB34/T 3574.1 的规定执行。 5.9.3 接地和绝缘要求 按 DB34/T 3574.1 的规定执行。 5.9.4 地震要求 按 DB34/T 3574.1 的规定执行。 6 RAMI 要求 按 DB34/T 3574.1 的规定执行。 7 安全要求 7.1 制造和检测过程中应考虑潜在的安全风险。 7.2 制造和检测过程中应使维护人员能够安全方便的进行零部件维护。 7.3 制造和检测应考虑涉及安全性组件的测试和检查。 7.4 在测试及调试中应有符合相关安全要求的警示标识。 7.5 对制造和检测过程中的突发事件，应有应急预案。 _