1、高温超导电流引线作业指导书及质量控制 编制：毕延芳审核： 批准： 中国科学院等离子体物理研究所八室编制2004 年 12 月 8 日2高温超导电流引线作业指导书及质量控制为保障高温超导（HTS）电流引线的加工制造的质量，本指导书根据 EAST工程质量控制的基本要求编制，作为 HTS 电流引线加工制造过程中质量控制的指南。HTS 电流引线的质量控制从设计、加工制造检验和性能试验三方面把握，最终验收的依据是试验结果。1、 作业指导书1.1 零件加工 HTS 电流引线的零部件必须按图加工，并严格检验。在加工中如发现工艺有困难，应与设计工程师协商，对原设计图进行修改。具体质量管理参照研制中心的 ISO
2、 9000 规定执行。如果研制中心转包给其他单位，质量管理仍需负责。1.2 焊接 凡氩弧焊、真空钎焊和低温钎焊要求真空气密的必须通过氦质谱检漏，否则应返修。1.3 HTS 段性能测试 高温超导段的承载电流能力是 HTS 电流引线关键性能，在高温超导带与支撑件之间完成钎焊后先进行低温试验，要求在 78K 液氮温度下通过 15kA 电流，两端的接头电阻低于 80n。凡性能合格的才能绕包预浸环氧带、固化和下面的组装程序。1.4 组装 HTS 电流引线主要由铜电流引线段、高温超导段和绝缘支撑组件 3部分组成。为保证质量，在第一次组装时应在设计工程师指导下进行。高温超导材料相当娇气，在组装前必须加专用工
3、装具保护。2、 HTS 电流引线安装工艺HTS 电流引线安装涉及与恒温器的安装、下端与 CICC 超导传输线的接头制作，下端超临界氦冷却管线焊接，中部冷氮气和液氮管线焊接，碳电阻温度计和超导段电位引线（共计(4 2)10=60 条） ，上部氮气管线焊接（每条先通过绝缘子） ，各线圈的电源电缆连接。具体安装工序如下：2.1 电流引线恒温器准备 在安装 HTS 电流引线前恒温器外壳和液氮槽应该事先完成预装、真空检漏和表面清洁。液氮槽顶板盖有 40 层超绝热材料，然后将液氮槽吊装固定。下冷屏封头的下方必须加 40 层超绝热材料。2.2 内圈 HTS 电流引线安装 为施焊方便先安装电流引线，完成下端管
4、线与液氮槽和冷氮气馈线焊接检漏，完成温度和电位测量线引出。2.3 内圈 HTS 电流引线绝缘检验 用 1kV（最好用 2kV）兆欧表测量并记录各电流引线对液氮槽的电阻。要求大于 300M，否则应查找原因。通常绝缘子是绝缘的薄弱元件，如果电阻未达标，应更换之。2.4 外圈 HTS 电流引线安装 重复 2.2 和 2.3 完成外圈电流引线安装、检漏和绝缘测量。2.5 低温阀安装 完成在 5 对电流引线恒温器的低温阀安装、管线连接和真空气密性检漏。对 4K 温区的低温阀应连接 80K 热沉和下部包多层绝热 40层。32.6 CICC 接头和导体外绕包多层绝热 绕包 15 层，控制其厚度8mm。必须防
5、止与非同电位管线的短路。2.7 80K 冷屏装配 在连接固定后焊接液氮管，然后氦质谱仪检漏。侧筒外包40 层超绝热材料。2.8 外壳装配 按图装配恒温器真空外壳，事先对内表面和密封面应仔细清洁。然后安装涡轮分子泵、前级泵和排气管线。3、 质量控制节点3.1 零件加工尺寸检验 要求检验员按研制中心规定填写检验卡片。3.2 焊缝氦质谱检漏 凡图纸要求真空气密的焊缝必须进行氦质谱仪检漏，漏率应小于 110-8Pam3/s，或达到图纸要求。检漏员需填写检漏报告。3.3 HTS 段载流性能测量 要求在 78K 液氮冷却下，当承载电流 15kA 时其中间 20cm 长度超导段的电位差小于 0.2mV，否则
6、需更换或重焊超导带。试验负责人需填写性能试验报告。3.4 电绝缘性能 极向场线圈的最高电压为 2.5kV，根据 4 倍于运行电压原则，确定电流引线的试验电压为直流 10kV，5 分钟。采用 2kV 兆欧表检查，要求高于 300M。真空容器内零件和管线焊缝表面无尖锐的凸起，凡带电零件和管线应半叠包聚酰亚胺胶带 4 次，然后绕包浸有室温固化的环氧胶玻纤带 2 次。绝缘检查人员需填写检验报告。3.5 多层绝热施工 要求控制缩紧程度 20 层/cm ，施工时要求环境干净，包扎人员必须带手套。对大面积覆盖层可事先缝制，然后挂在点预焊有不锈钢薄片冷屏或液氮、液氦槽表面。凡需穿过 80K 冷屏的管线和窗口应
7、有超绝热层遮盖，要防止室温面直接向 4K 空间的辐射。3.6 表面清洁 为保证真空绝热的效果，真空容器内表面和所有零部件表面都要求清洁。3.7 铜电流引线优化运行电流 要求 TF 电流引线的优化运行电流为 14.3-15kA；PF 电流引线为 10-11kA。只各测量一对，填写试验报告。3.8 安装记录完整、真实、可追溯 作好各项检验记录，使整个生产过程中的每一工序质量受控和可追溯。4、 质量管理目标HTS 电流引线运行正常，达到设计目标。5、 电流引线组装工序及质量控制HTS 电流引线安装工序流程见附图，其中尺寸检验、检漏和性能试验等质量控制节点已在图中标出。检验结果按照制定的相关表格进行记
8、录。需要提交调试报告的，要求详细记录调试的数据，并进行分析。6、验收验收方法和人员由验收小组制定。4电流引线零件加工 恒温器液氮槽加工高温超导段性能试验 组件焊接/胶接恒温器试装配和真空检漏氦质谱检漏HTS 段与铜电流引线段组装钎焊尺寸检验铜电流引线组装氦流入口管焊接包 80K 冷屏外多层绝热材料包电绝缘材料高温超导段组装 铜电流引线优化运行电流试验CICC 接头段缩径铜电流引线段与液氮室、绝缘真空隔离组装焊接和胶接氦质谱检漏多层超绝热被预制多层绝热、下冷屏和液氮槽安装内圈 HTS 电流引线安装、管线焊接和测量线引出至密封插座氦质谱检漏外圈 HTS 电流引线安装、管线焊接和测量线引出至密封插座
9、电绝缘检查80K 冷屏安装和管线焊接氦质谱检漏包电绝缘材料？包电绝缘材料氦质谱检漏 电绝缘检查低温阀安装和管线焊接包电绝缘材料？氦质谱检漏 电绝缘检查安装真空外壳 安装真空抽气系统验收结束 检漏接线记录和检查接线记录和检查HTS 电流引线制造、组装和安装工序流程图5表一： HTS 电流引线超导段性能试验记录表HTS 组件编号： 年 月 日试验负责人 参与人员冷却温度 K 试验杜瓦内压力 bar最大承载电流 kA 连续通电时间 min上端接头电阻 n 下端接头电阻 n环境温度 电流引线预冷时间 min试验数据记录试验负责人意见及签名：验收结论课题负责人意见和签名：注：表内试验记录填写不下时，可加附页。6表二： HTS 电流引线绝缘性能试验记录表年 月 日试验负责人 参与人员环境温度 湿度兆欧表电压 兆欧表型号电流引线编号 绝缘电阻 M 电流引线编号 绝缘电阻 MTFa TFbPF11a PF11bPF12a PF12bPF13a PF13bPF14a PF14b试验记录试验负责人意见及签名：验收结论课题负责人意见和签名：注：表内试验记录填写不下时，可加附页。7表三： HTS 电流引线温度计、电位引线和液氮液面计安装质量控制表温度计或电位引线编号温度计型号生产厂家标定文件数据拟合文件安装日期安装前检查安装签字安装方位内部接线安装检查外部接线安装后检查审核
