[发明专利]C型密封环

说明书

技术领域

本发明涉及核电站反应堆压力容器密封领域，尤其涉及一种反应堆压力容器用C型密封环。

背景技术

目前，压水堆是核电站的主流堆型，全世界约60%的反应堆都是压水堆，压水堆核电站一般分为两个回路：一回路系统及二回路系统，一回路系统称为核岛部分，二回路系统是常规岛部分，具有汽轮机部分和发电机部分。压水堆核电站的一回路系统与二回路系统完全隔开，它是一个密闭的循环系统。核电站的原理流程为：主泵将高压冷却剂送入反应堆，冷却剂把核燃料放出的热能带出反应堆，并进入蒸汽发生器，通过传热管把热量传给管外的二回路水，使水沸腾产生蒸汽；冷却剂流经蒸汽发生器后，再由主泵送入反应堆，这样来回循环，不断地把反应堆中的热量带出并转换产生蒸汽，从蒸汽发生器出来的高温高压蒸汽，推动汽轮发电机组发电。做过功的废汽在冷凝器中凝结成水，再由凝结给水泵送入加热器，重新加热后送回蒸汽发生器，这就是二回路循环系统。

其中，核电站反应堆压力容器由筒体和顶盖两部分组成，筒体和顶盖之间通过筒体法兰、顶盖法兰和密封件实现密封连接。密封件的存在保证了压力容器内冷却剂的泄漏量能够维持在允许的范围内。目前，我国核电站反应堆压力容器所使用的密封件及其所使用的材料均为国外产品，由于该产品为与核安全相关的重要产品，故核电运营单位应用国内产品的难度较大。然而，一套压力容器密封件的成本需要几十万，且每开一次反应堆顶盖就需要更换一套密封件，由此造成了密封件的高成本。因此，密封件国产化不仅在经济效益上有重大意义，而且也对中国核电国产化进程具有重要的战略意义。

众所周知，压力容器内的冷却剂具有高放射性，如果发生泄漏将会严重威胁社会的安全。因此，核电站机组正常运行时，要求密封件能够承受高温、高压工况；机组启停堆时，密封件要承受升/降温速率达到28℃/h的大温差作用，而且在某些情况下，瞬态温差还有可能达到128℃；另外，在机组正常运行的某些瞬态工况下，密封件还要承受压力波动的作用。由此对密封件的密封性能提出了很高的要求，这些要求是常规密封件所不能满足的；为满足上述密封性能的高要求，密封件的结构具有其特殊性，而其结构上的特殊性又导致其加工工艺的难度较大。

因此，有必要研制一种能够适应核电站高温、高压以及瞬时大温差、压力波动工况的密封件，保证反应堆压力容器的密封性能，以保证核电站的安全运行，同时降低其加工难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够适应核电站高温、高压以及瞬时大温差、压力波动工况的密封件，保证反应堆压力容器的密封性能，以保证核电站的安全运行，同时其加工难度大大降低。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种C型密封环，其适用于反应堆压力容器，所述C型密封环呈圆环状，所述C型密封环包括呈中空圆环状的包覆层、中间层及内置层，所述中间层容置于所述包覆层的中空结构内且紧贴所述包覆层的内壁，所述内置层容置于所述中间层的中空结构内并紧贴所述中间层的内壁，且所述包覆层、所述中间层的截面均呈C形结构，其中，所述内置层为通过一呈正四棱柱形的丝材绕制形成的呈圆环状的螺旋并紧弹簧，所述螺旋并紧弹簧的首尾相焊接，且所述螺旋并紧弹簧的外表面形成光滑的包覆面，所述包覆面紧贴于所述中间层的内壁。

较佳地，所述丝材为镍基高温合金材质，所述镍基高温合金中钴的质量百分比含量小于等于0.1%，铜的质量百分比含量小于等于0.2%，且所述镍基高温合金丝材的晶粒度等级大于等于5级。采用国产化的镍基高温合金丝材生产螺旋并紧弹簧，不仅能大幅降低C型密封环的生产成本，且对中国核电国产化进程具有重要的战略意义。

较佳地，所述中间层通过一镍铬铁合金材质的带材卷制成型，所述带材的首尾相焊接，其中，所述镍铬铁合金中钴的质量百分比含量小于等于0.1%，铜的质量百分比含量小于等于0.2%，且所述镍铬铁合金带材的晶粒度等级大于等于5级。采用国产化的镍铬铁合金带材生产中间层，不仅能大幅降低C型密封环的生产成本，且对中国核电国产化进程具有重要的战略意义。

较佳地，所述包覆层通过银带卷制成型，所述银带的首尾相焊接，且所述银带中银的纯度大于等于99.99%。由于银的硬度小于镍铬铁合金的硬度，因此，包覆层具有高塑性，从而使其与中间层的密封面接触时起到较好的弥合作用。

较佳地，所述C型密封环可承受的升降温速率大于等于28℃/h。

较佳地，升降温过程中，所述C型密封环的泄漏率小于等于0.1L/h;温度、压力稳定时，所述C型密封环无泄漏。