先进核电堆型热交换器关键焊接技术

蒋宇晨; 何冰; 刘晓鸿; 江国焱; 李恩; 戴光明

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2026.06.03

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专辑

先进核电堆型热交换器关键焊接技术
Key Welding Technology for Advanced Nuclear Reactor Heat Exchangers
2026年56卷第6期页码：30-36
收稿：2025-06-26，

修回：2025-08-23，

纸质出版：2026-06-20
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2026.06.03
稿件说明：

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蒋宇晨，何冰，刘晓鸿，等.先进核电堆型热交换器关键焊接技术［J］.电焊机，2026，56（6）：30-36. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2026.06.03.

JIANG Yuchen, HE Bing, LIU Xiaohong, et al.Key Welding Technology for Advanced Nuclear Reactor Heat Exchangers[J].Electric Welding Machine, 2026, 56(6): 30-36. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2026.06.03.

摘要

为突破我国先进核电堆型热交换器一体化设计与商用化的核心制造瓶颈，本研究聚焦自主设计的新型热交换器，系统解析其创新结构、材料选型及工艺要求，重点攻克高可靠焊接技术难题。针对高温钠环境与复杂结构特性，通过制造装备创新研发、抗钠腐蚀焊接接头工艺开发、焊接过程检测技术等方法，成功开发了5项核心焊接技术：开槽式管子/管板封口焊焊接工艺、迷宫密封耐磨层堆焊工艺、管板-套筒装焊几何精度与尺寸变形控制措施、小径薄壁管全位置对接焊工艺、大型多层薄壁奥氏体不锈钢低变形高效不锈钢焊接工艺，形成全流程焊接质量控制体系。研究成果填补国内核级热交换器精密焊接领域空白，建立了自主化工艺规范与制造标准，为同类设备标准化设计及工程化应用提供核心技术支撑，有力推动国家重大装备自主化战略实施。

Abstract

To break through the core manufacturing bottleneck of integrated design and commercialization of advanced nuclear power plant heat exchangers in China

this research focuses on the newly designed heat exchanger with independent intellectual property rights

systematically analyzes its innovative structure

material selection and process requirements

and focuses on solving the technical problems of high-reliability welding. In response to the high-temperature sodium environment and complex structural characteristics

through the innovative development of manufacturing equipment

the development of anti-sodium corrosion welding joint processes

and the detection technology of the welding process

five core welding technologies have been successfully developed: the slot-type tube/tube sheet sealing weld welding process

the labyrinth seal wear-resistant layer surfacing welding process

the control measures for the geometric accuracy and dimensional deformation of the tube sheet - sleeve assembly and welding

the all-position butt welding process for small-diameter thin-walled tubes

and the low-deformation and high-efficiency stainless steel welding process for large multi-layer thin-walled austenitic stainless steel. A full-process welding quality control system has been formed. The research results fill the gap in the field of precision welding of nuclear-grade heat exchangers in China

establish independent process specifications and manufacturing standards

provide core technical support for the standardized design and engineering application of similar equipment

and effectively promote the implementation of the national major equipment independentization strategy.

关键词

Keywords

references

范珊珊 . 核电新浪潮［J］. 能源， 2024 ，（ 02 ）： 10 - 17 .

龙伟民，井培尧，秦建 . 极端条件下焊接技术的研究进展［J］. 电焊机， 2023 ， 53 （ 4 ）： 1 - 13 .

LONG W M ， JING P Y ， QIN J . Research Progress of Welding Technology Under Extreme Conditions ［J］. Electric Welding Machine ， 2023 ， 53 （ 4 ）： 1 - 13 .

宋广懂，姜林，邱斌斌，等 . 中间热交换器二次侧流量分配及阻力特性试验研究［J］. 核动力工程， 2024 ， 45 （ 1 ）： 55 - 59 .

SONG G D ， JIANG L ， QIU B B ， et al . Study on Flow Distribution and Resistance Characteristics of Secondary Side of Intermediate Heat Exchanger ［J］. Nuclear Power Engineering ， 2024 ， 45 （ 1 ）： 55 - 59 .

宋广懂，李鑫，刘萌萌，等 . C、N含量对钠冷快堆热交换器用316H奥氏体不锈钢组织和性能影响［J］. 钢铁钒钛， 2023 ， 44 （ 1 ）： 135 - 141 .

SONG G D ， LI X ， LIU M M ， et al . Effect of C and N content on the microstructure and performance of 316H austenitic stainless steel used in sodium-cooled fast reactor heat exchanger ［J］. Iron Steel Vanadium Titanium ， 2023 ， 44 （ 1 ）： 135 - 141 .

纪琤，张金权，阮章顺，等 . 示范快堆中间热交换器材料316H钢钠中老化行为研究［J］. 科技资讯， 2024 ， 22 （ 2 ）： 117 - 120 .

JI Z ， ZHANG J Q ， RUAN Z S ， et al . Research on the Aging Behavior of 316H Steel Sodium for Intermediate Heat Exchangers of Demonstration Fast Reactors in Sodium ［J］. Science & Technology Information ， 2024 ， 22 （ 2 ）： 117 - 120 .

杨二娟，李勇，米紫昊，等 . 蒸汽发生器焊接堵管残余应力数值模拟及寿命预测［J］. 电焊机， 2023 ， 53 （ 5 ）： 12 - 20 .

YANG E J ， LI Y ， MI Z H ， et al . Numerical Simulation of Residual Stress and Life Prediction of Welding Blocked Pipes of Reactor Steam Generator ［J］. Electric Welding Machine ， 2023 ， 53 （ 5 ）： 12 - 20 .

王苗苗，岳娟，池乐忠，等 . 非能动余热排出热交换器的关键焊接技术［J］. 电焊机， 2023 ， 53 （ 10 ）： 71 - 77 .

WANG M M ， YUE J ， CHI L Z ， et al . Welding for Passive Residual Heat Removal Heat Exchanger ［J］. Electric Welding Machine ， 2023 ， 53 （ 10 ）： 71 - 77 .

唐俐 . 换热器管子管板封口焊试验及应用［J］. 压力容器， 2006 （ 3 ）： 32 - 34 .

TANG L . Test and Application of Tube-Tube Sheet Welding for Heat Exchangers ［J］. Pressure Vessel Technology ， 2006 （ 3 ）： 32 - 34 .

肖芳，王亚洲，刁安娜，等 . 基于FLUENT技术迷宫密封的结构优化［J］. 流体机械， 2013 ， 41 （ 09 ）： 29 - 32 .

XIAO F ， WANG Y Z ， DIAO A N ， et al . Structural Optimization Design of Labyrinth Seal Based on Software FLUENT ［J］. Fluid Machinery ， 2013 ， 41 （ 9 ）： 29 - 32 .

吴进奎 . D547Mo焊条在深孔堆焊中裂纹的控制［J］. 金属加工（热加工）， 2010 （ 24 ）： 51 - 53 .

東方電気（広州）重型機器有限公司 . Wear-resistant overlay welding method for annular high-temperature resistant stainless steel and intermediate heat exchanger manufactured by that method ： JP20230139504 ［P］. 2024 -01-05 .

邹杰，何冰，江国焱，等 . 冷却剂泵壳与蒸汽发生器焊接过程数值模拟［J］. 压力容器， 2018 ， 35 （ 10 ）： 37 - 43 .

ZOU J ， HE B ， JIANG G Y ， et al . Numerical Simulation Analysis of the Welding Process of Primary Coolant Pump Casing and Steam Generator ［J］. Pressure Vessel Technology ， 2018 ， 35 （ 10 ）： 37 - 43 .

丁海城，肖毅，邓俊 . 不锈钢（316L）小管的TIG焊接技术［J］. 中国科技信息， 2012 （ 11 ）： 127 .

苗俊安 . 超级奥氏体不锈钢薄壁管全自动焊接工艺［J］. 焊接技术， 2024 ， 53 （ 11 ）： 84 - 87 .

MIAO J A . Fully automatic welding process for super austenitic stainless steel tubes with thin walled ［J］. Welding Technology ， 2024 ， 53 （ 11 ）： 84 - 87 .