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核电领域3D打印首次实现工程应用 标准化体系建设仍待完善

每日经济新闻 丨欧阳凯 2018-02-12 17:45:09
3D打印技术在核电领域实现了从理论研究、技术分析向工程实践应用的跨越。2月11日,《每日经济新闻》记者从中广核集团方面获悉,采用金属3D打印技术研发制造出的压缩空气生产系统制冷机端盖,日前在大亚湾核电站实现工程示范应用。
每经记者 欧阳凯 每经编辑 赵桥 一度风靡全球的3D打印技术(学名:增材制造),正在进入中国高端装备制造之一的核电站。211日,《每日经济新闻》记者从中广核集团方面获悉,采用金属3D打印技术研发制造出的压缩空气生产系统制冷机端盖,日前在大亚湾核电站实现工程示范应用。这意味着,3D打印技术在核电领域实现了从理论研究、技术分析向工程实践应用的跨越。 去年5月,中核建中核燃料元件有限龙8国际娱乐老虎机科技部主任工程师廖琪曾撰文称,要发展3D打印,必须依靠标准化的支撑和引领作用。但当前,核工业3D打印的标准体系建立尚处于起步阶段。
图为采用金属3D打印技术制造出的压缩空气生产系统制冷机端盖 龙8娱乐游戏来源:中广核集团提供

两大核电央企均涉入3D打印

中广核运营龙8国际娱乐老虎机副总经理秦余新表示,该项目以EAM235合金(主要成分为碳、硅、锰、铬、镍、钼、铜等元素)为原材料,利用电熔增材制造这一3D打印领域先进的制造技术,解决了该型号制冷机端盖因国外厂家设备改型备件无法供货的难题。 中广核方面认为,核电领域的部分设备结构复杂,运转环境苛刻,对机械性能要求极高,尤其部分国外进口设备,备件采购周期长、采购成本高,而3D打印技术具备可实现复杂结构一体化净成形、制造周期短、材料利用率高、产品性能优良的优势,不仅可以优化产品设计方案、提高设备制造质量、降低备件采购成本,还能快速高效地解决现场紧急备件供应的问题,并优化备件库存结构。 一位核电站人士告诉《每日经济新闻》记者,由于制造难度大幅提升,国产装备制造厂商普遍存在产品报废率过高、工艺不稳定的情况。南方增材董事总经理朱志宇曾表示,打造核电站一个大型锻件,要几百吨钢材和几年时间,不仅耗时长,耗资也大,一旦检验不合格,恐怕几千万元就打水漂,而通过3D打印技术就能解决这一问题。 实际上,近两年来,不只中广核集团,包括中核集团在内也对3D打印技术在核电领域应用进行科研攻关。2015年,中核集团启动3D打印技术研发,旗下的中国核动力研究设计院和中国核电工程有限龙8国际娱乐老虎机分别与南方增材签署了核电装备3D增材打印技术研发合作协议。 20161月,中核集团宣布,利用3D打印技术的CAP1400自主化燃料原型组件下管座已顺利完成,国内首次实现了3D打印技术在核燃料元件制造的应用,随后的12月,中核集团再次宣布成功打印出我国首个小堆(ACP100)压力容器试件。 上述核电站人士告诉记者,核电企业涉入3D打印,一方面是为了降低成本,解决供货问题;另一方面也是为未来做技术储备。

核工业3D打印标准体系处起步阶段

中核建中核燃料元件有限龙8国际娱乐老虎机科技部主任工程师廖琪曾撰文分析认为,3D打印在核工业的应用至少要经过三个阶段:第一阶段先解决从无到有的问题,即要打印出外观尺寸与现有部件相近的部件或部件组合;第二阶段,即在前期打印试验的基础上,通过细致深入的性能分析,掌握打印部件的力学性能、微观结构、应力状态、缺陷,乃至辐照性能等特性;第三阶段,是实现完全意义上的3D打印工程化设计和应用。 然而,当前3D打印面临的最大问题是,这些打印件没有生产标准,没有质量检测标准,没有安全认证,属于“三无”产品。而要发展3D打印,必须依靠标准化的支撑和引领作用。 廖琪在文中亦称,当前,3D打印的标准体系建立尚处于起步阶段。 《每日经济新闻》记者了解到,2014年,我国正式成为国际标准化组织ISO/TC 261增材制造技术委员会的成员国,并于2016年成立了全国增材制造标准化技术委员会(SAC/TC 562),全面启动了3D打印标准化工作。随后的20169月,由中国核能行业协会信息化专业委员会主办的3D打印技术在核能行业应用技术交流会召开,同时成立了3D打印标准体系的组织机构,正式启动核行业3D打印标准体系的策划工作。  201712月,工信部、发改委、教育部、财政部等十二个部门联合印发了《增材制造产业发展行动计划(2017-2020年)》的通知,其中专门提出要健全增材制造标准体系,开展创新设计、专用材料、工艺技术、装备、检验检测、数据和服务等方面国家标准、行业标准制定工作,同时也鼓励企业加快制定一批企业标准,建立相关指标协调优化、相互配合的成套技术标准体系。 廖琪表示,一套完整的标准体系,应当包含设计、制造、检测、试验、运行、维护的全过程,尤其是质量技术评价体系,必须全面而科学,以确保3D打印在核方面的应用的脚步能够走得稳,走得扎实,做到设计有依据、检测有标准、试验有规范、评价有准则。到了这个阶段,核能行业不会再满足于用3D打印的方式来实现既有的设计,而是基于3D打印的特点进行的全过程适应。
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