CN109798510A - 一种用于压水堆核电站蒸汽发生器的主给水管装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于压水堆核电站蒸汽发生器的主给水管装置,包括:给水接管组件,设置在压水堆核电站蒸汽发生器承压壳体上,用于连接外部水源;给水环管组件,设置在蒸汽发生器内,用于向蒸汽发生器注水;所述给水环管组件和给水接管组件之间通过连接组件密封连接;所述给水接管组件和给水环管组件位于不同水平高度上、且给水环管组件位于给水接管组件上方,用于减轻管道内流体热分层效应。本发明通过设置给水环管组件位于热套管组件上方,减轻管道内流体热分层效应,同时主给水接管和热套管组件之间通过焊接连接,降低了热套管组件和给水环管组件内流体排空的风险,基本排除了发生水锤的风险。
Description
技术领域
本发明涉及压水堆核电站蒸汽发生器领域,具体涉及一种用于压水堆核电站蒸汽发生器的主给水接管装置。
背景技术
蒸汽发生器是核电站一、二回路的枢纽,将反应堆产生的热量传递给二次侧产生蒸汽,输送至汽轮机并推动发电机发电。经过汽轮机做功后的蒸汽在冷凝器内完成冷凝,冷凝水经加热器、主给水泵后通过主给水管线进入蒸汽发生器。
在低功率和热停堆工况下,蒸汽发生器主给水环充满温度较高的水,低流量的低温给水缓慢进入主给水管线和主给水接管的水平段,由于重力效应大于惯性效应,低温高密度的水在高温低密度的水底部流动。蒸汽发生器主给水接管承受内压、自重、热胀、地震及各种正常和扰动工况下的温度和压力瞬态,还会承受热分层导致的总体和局部载荷。热分层现象的反复出现增加了管道及接管嘴处出现疲劳失效(贯穿性裂纹)的可能性。
当蒸汽发生器中水位低于主给水环管时,如果主给水环中的水排空,主给水环中将充满蒸汽,如果这时候启动主给水,温度低的给水遇到高温的蒸汽,将产生水锤现象。
压水堆核电站蒸汽发生器较普遍采用主给水接管如附图1所示,主给水接管50设置在蒸汽发生器承压壳体上,主给水环管60由给水环管接管601和给水环母管602组成,给水环母管上设置了多组J形管603。主给水通过给水环接管、给水环母管和J形管内部组成的流体空间进入蒸汽发生器。
主给水接管的中心线与给水环管接管601、给水环母管602的中心线处于同一高度上,在低功率和热停堆工况下,蒸汽发生器主给水环充满温度较高的水,低流量的低温给水缓慢进入主给水接管和给水环管接管的水平段,可能产生热分层的现象。
给水环管接管601通过承插的方式与主给水接管50连接,两者之间未通过焊接连接。由于给水环管与主给水接管之间不可避免存在间隙50a,且在腐蚀、运行热胀的作用下,间隙还可能变大。当蒸汽发生器的水位低于给水环及给水接管时,给水环管内的流体将通过上述间隙50a排空,排空后的主给水环管60内部充满高温的蒸汽,如果这时候启动主给水,温度低的给水遇到高温的蒸汽,将产生水锤现象。
这种方式主要存在以下缺点:1)主给水接管的中心线与给水环管接管601、给水环母管602的中心线处于同一高度上,在低功率和热停堆工况下,可能产生热分层的现象。2)给水环管接管601通过承插的方式与主给水接管50连接,两者之间未通过焊接连接。由于给水环管与主给水接管之间不可避免存在间隙50a,当蒸汽发生器的水位低于给水环及给水接管时,给水环管内的流体将排空,排空后的主给水环管内充满蒸汽,如果这时候启动主给水,将产生水锤现象。
因此,现有技术存在缺陷需要改进。
发明内容
为了解决现有技术的问题,本发明提供了一种用于压水堆核电站蒸汽发生器的主给水管装置,解决了现有技术中存在由于主给水接管的中心线与给水环管接管、给水环母管的中心线处于同一高度上,在低功率和热停堆工况下,可能产生热分层的现象以及当蒸汽发生器的水位低于给水环及给水接管时,给水环管内的流体将排空,排空后的主给水环管内充满蒸汽,如果这时候启动主给水,将产生水锤现象等技术问题。
本发明用于解决以上技术问题的技术方案为:一种用于压水堆核电站蒸汽发生器的主给水管装置,包括:
给水接管组件,设置在压水堆核电站蒸汽发生器承压壳体上,用于连接外部水源;
给水环管组件,设置在蒸汽发生器内,用于向蒸汽发生器注水;
其中,所述给水环管组件和给水接管组件之间通过连接组件密封连接;
所述给水接管组件和给水环管组件分别位于不同水平高度上、且给水环管组件位于给水接管组件上方,用于减轻管道内流体热分层效应。
其中,所述给水环管组件包括:给水环管以及两个第一偏心异径管,所述给水环管首尾两端分别对应连接一所述偏心异径管;
所述连接组件包括弯管以及三通,所述三通包括与所述两个第一偏心异径管分别对应密封连接的第一连接部和第二连接部,以及与弯管一端连接的第三连接部,所述弯管另一端连接给水接管组件,所述三通用于接收管道内的水源并将所述水源均匀分配至所述给水环管的两端入口。
其中,所述第一连接部和第二连接部设置在同一轴线上,且直径相同;所述第三连接部直径大于第一连接部的直径。
其中,所述给水环管的直径小于所述第三连接部的直径,所述两个第一偏心异径管的直径沿远离三通的方向缩径,每一所述第一偏心异径管的底部表面在垂直方向上逐渐抬升以使底部表面与给水环管底部表面对接,用于减轻管道内流体热分层效应;
每一所述第一偏心异径管分别与对应的所述第一连接部和第二连接部对接且密封连接。
其中,给水环管呈圆环型结构,所述给水环管顶部表面开设有多个间隔分布的开孔,每一所述开孔上均与一给水喷嘴底部通过焊接连接,每一所述喷嘴的顶部密封,所述喷嘴上设置有多个喷孔,用于对所述蒸汽发生器均匀注水。
其中,所述主给水管装置还包括第一检查孔组件和第二检查孔组件;
所述第一检查孔组件设置在三通内;所述第二检查孔组件设置在给水环管组件内部,并朝向三通;
第一检查孔组件和第二检查孔组件用于对所述给水接管组件以及给水环管组件内部进行视频检查并去除被所述开孔或喷孔拦截的异物;在蒸汽发生器工作期间,第一检查孔组件和第二检查孔组件处于密封状态。
其中,所述给水接管组件包括主给水接管以及热套管组件,所述主给水接管和热套管组件之间形成有环形空隙、且所述主给水接管和热套管组件之间部分地密封连接。
其中,所述热套管组件包括依次密封连接的隔热套管、第二偏心异径管和调整管;
所述调整管的直径小于所述隔热套管的直径,所述第二偏心异径管的直径沿远离隔热套管的方向缩径,所述第二偏心异径管的底部表面在垂直方向上逐渐抬升以使底部表面与调整管底部表面对接,所述隔热套管套设在所述主给水接管的水平段部分内。
其中,所述隔热套管在靠近第二偏心异径管处设置直径突变的支撑筒节,用于支撑隔热套管,所述隔热套管、所述支撑筒节和所述主给水接管之间围合形成所述环形空隙,当所述压水堆核电站蒸汽发生器内部的流体注入环形空隙中形成水隙,用于降低主给水接管内流体的温度变化。
其中,所述密封连接形式为焊接。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是:本发明针对现有技术中存在由于主给水接管的中心线与给水环管接管、给水环母管的中心线处于同一高度上,在低功率和热停堆工况下,可能产生热分层的现象以及当蒸汽发生器的水位低于给水环及给水接管时,给水环管内的流体将排空,排空后的主给水环管内充满蒸汽,如果这时候启动主给水,将产生水锤现象等技术问题,提供了一种用于压水堆核电站蒸汽发生器的主给水管装置。本发明通过设置给水环管组件位于热套管组件上方,减轻管道内流体热分层效应;蒸汽发生器主给水从热套管组件内的流体通道进入给水环管组件内的流体通道,流经喷嘴内部的流体通道,通过开孔进入蒸汽发生器内部,流经喷嘴喷孔时,主给水分散为小直径的水柱,更容易与蒸汽发生器内的流体充分混合均匀;由于喷嘴的开孔直径小,进入给水的异物可以被开孔拦截,异物不会进入到蒸汽发生器内部;同时,热套管组件与设置在蒸汽发生器本体上的主给水接管进行焊接连接,热套管组件与给水环管组件焊接连接,上述焊接结构降低了热套管组件和给水环管组件内流体排空的风险,基本排除了发生水锤的风险;另外,热套管组件与主给水接管之间形成了水隙,水隙起到了温度变化的阻尼作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有用于压水堆核电站蒸汽发生器的主给水管装置示意图;
图2是本发明实施例提供的用于压水堆核电站蒸汽发生器的主给水管装置示意图;
图3是本发明实施例提供的用于压水堆核电站蒸汽发生器的主给水管装置第一偏心异径管结构示意图;
图4是本发明实施例提供的用于压水堆核电站蒸汽发生器的主给水管装置连接组件及给水环管结构示意图;
具体实施方式
为了解决现有技术中存在由于主给水接管的中心线与给水环管接管、给水环母管的中心线处于同一高度上,在低功率和热停堆工况下,可能产生热分层的现象以及当蒸汽发生器的水位低于给水环及给水接管时,给水环管内的流体将排空,排空后的主给水环管内充满蒸汽,如果这时候启动主给水,将产生水锤现象等技术问题,本发明旨在提供一种用于压水堆核电站蒸汽发生器的主给水接管装置,其核心思想是:设置给水环管组件和热套管组件位于不同水平线、且给水环管组件位于热套管组件上方,用于减轻管道内流体热分层效应,实现这一目的主要用到的结构是偏心异径管,偏心异径管可以再垂直方向上抬升其直径,使其与另一个表面对接,抬升的设计可以减轻管道内流体热分层效应;在给水环管上部表面钻多个开孔,开孔上焊接给水喷嘴,喷嘴上设置有数量众多的喷孔,因此,当蒸汽发生器主给水从热套管组件内的流体通道进入给水环管组件内的流体通道,流经喷嘴内部的流体通道,通过开孔进入蒸汽发生器内部,流经喷嘴喷孔时,主给水分散为小直径的水柱,更容易与蒸汽发生器内的流体充分混合均匀;由于喷嘴的开孔直径小,进入给水的异物可以被开孔拦截,异物不会进入到蒸汽发生器内部;同时,热套管组件与设置在蒸汽发生器本体上的主给水接管进行焊接连接,热套管组件与给水环管组件焊接连接,上述焊接结构降低了热套管组件和给水环管组件内流体排空的风险,基本排除了发生水锤的风险;另外,套管组件与主给水接管之间形成了水隙,水隙起到了温度变化的阻尼作用。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种用于压水堆核电站蒸汽发生器的主给水管装置,为了使给水管道延伸到蒸汽发生器内部,主给水经过管道内部形成的流体通道进入压水堆核电站蒸汽发生器,参见图2,该装置包括:给水接管组件100,设置在压水堆核电站蒸汽发生器承压壳体上,用于连接外部水源;给水环管组件200,给水环管组件200为近似圆形结构,设置在蒸汽发生器内,用于向蒸汽发生器注水;给水环管组件200和给水接管组件100之间通过连接组件300密封连接;给水接管组件100和给水环管组件200位于不同水平高度上、且给水环管组件200位于给水接管组件100上方,用于减轻管道内流体热分层效应。
给水环管组件200包括:给水环管210以及两个第一偏心异径管220,给水环管210的首尾两端分别对应连接一偏心异径管220,给水环管210另一端与压水堆核电站蒸汽发生器壳体通过焊接方式实现密封连接;
结合附图3,由左边主视图可以看出,偏心异径管横截面为圆形结构,其起始点和终点的管道直径不同,由右边的主视图可以看出,偏心异径管直径在其轴向上不断变化,其中心线也沿着水平线不断变化,偏心异径管常用于两种不同管径的管道连接。
进一步地,参见附图4并结合附图2,连接组件300包括弯管310以及三通320,三通320包括与每一第一偏心异径管220分别对应密封连接的第一连接部320a和第二连接部320b,以及与弯管310一端连接的第三连接部320c,弯管310另一端密封连接给水接管组件100,其中弯管310选用弧形弯管,三通320用于接收管道内的水源并将所述水源均匀分配至所述给水环管(210)的两端入口。
第一连接部320a和第二连接部320b设置在同一轴线上,且直径相同;所述第三连接部320c直径大于第一连接部320a的直径,给水环管210的直径小于第三连接部320c的直径,每一第一偏心异径管220的直径沿远离三通320的方向缩径,每一第一偏心异径管顶部表面220b与给水环管顶部表面齐平210b,每一第一偏心异径管底部表面220a在垂直方向上逐渐抬升以使底部表面与给水环管底部表面210a对接,用于减轻管道内流体热分层效应;
给水环管210与每一第一偏心异径管220之间可以采用一体成型或者通过焊接等连接形式,一体成型给水环管210与两个第一偏心异径管220使用寿命更长,而且生产工艺更简单。
每一第一偏心异径管220分别与对应的第一连接部320a和第二连接部320b之间对接且密封连接,即:两个第一偏心异径管和对应连接的第一连接部320a和第二连接部320b的管壁厚度相同,对接面均为平面,以保证在连接时达到最好的密封效果,两个第一偏心异径管和第一连接部320a和第二连接部320b之间的连接方式可采用焊接实现密封连接。
进一步地,参见附图4,给水环管呈圆环型结构,首尾两端分别连接三通中对应的连接部,给水环管顶部表面210b开设有多个间隔分布的开孔211;每一开孔211上均与一给水喷嘴212底部通过焊接连接,每一喷嘴212的顶部通过增加密封板密封;每一喷嘴212上设置有多个喷孔213,用于对所述蒸汽发生器均匀注水;开孔211和喷嘴212的数量根据主给水的流量计算确定,喷孔213的总面积为喷嘴212管子本体截面积的2~3倍,喷孔213的直径为5~9mm,优选直径为7mm。同时,由于喷嘴212的喷孔213直径小,进入给水的异物可以被喷孔213拦截,异物不会进入到蒸汽发生器内部。为了更好地支撑和固定给水环管,在给水环管相对两侧,即在与三通方向的垂直方位上,分别设置有两个支撑卡板,用于支撑给水环管,以防止在工作状态时发生振动,第二检查孔组件420设置在三通的相对一侧,开设在给水环管的侧壁上。
进一步地参见附图2所示,主给水管装置包括第一检查孔组件410和第二检查孔组件420,
第一检查孔组件410设置在三通320处;第二检查孔组件420设置在给水环管组件200上,并朝向三通320。
第一检查孔组件410和第二检查孔组件420用于对给水接管组件100以及给水环管组件200内部进行视频检查,当异物进入给水环管组件200时,被开孔211或喷孔213拦截时,可以通过检查孔组件取出,在蒸汽发生器工作期间,第一检查孔组件410和第二检查孔组件420处于密封状态。
其中,进一步地参见图2,给水接管组件100包括主给水接管110以及部分地套装在主给水接管110内的热套管组件120,主给水接管110一端与压水堆核电站蒸汽发生器本体连接,主给水接管110另一端套接热套管组件120,热套管组件120的远离主给水接管110的一端与弯管320连接,主给水接管110和热套管组件120之间形成有环形空隙,且主给水接管110和热套管组件120之间通过密封连接。由于密封连接,降低了热套管组件120和给水环管组件200内流体排空的风险,基本排除了发生水锤的风险。密封连接形式为焊接。
进一步地,热套管组件120包括依次密封连接的隔热套管121、第二异径管122和调整管123;隔热套管121套设在主给水接管110的水平段部分内,调整管123的直径小于隔热套管121的直径,第二偏心异径管122的直径沿远离隔热套管121的方向缩径,即:第二偏心异径管122靠近隔热套管121一端直径相同,同样调整管123靠近第二偏心异径管122一端的直径相同。第二偏心异径管底部表面122a在垂直方向上逐渐抬升以使底部表面122a与调整管底部表面123a对接;抬升的设计可以减轻管道内流体热分层效应。
热套管组件120还包括直径突变的支撑筒节124,支撑筒节124套合在隔热套管121靠近第二偏心异径管122的一端,主给水接管110包括水平段部分和垂直端部分,其中,主给水接管110的水平段部分套合在隔热套管121,支撑筒节124,以及部分的第二偏心异径管122外周,由于支撑筒节124套合在隔热套管121的其中一端部,支撑筒节124、隔热套管121和主给水接管110之间围合形成环形空隙,当压水堆核电站蒸汽发生器内部的流体注入环形空隙中,形成水隙111,在水隙111中,流体几乎处于静止状态。当给水接管组件流体通道100a内流体温度发生较大变化时,由于水隙中的水的导热性能低于金属的导热性能,而且水的热容相对较大,主给水接管金属的温度变化幅度远小于给水接管组件流体通道内流体温度变化,水隙起到了温度变化的阻尼作用。主给水接管110的垂直端部分一端与压水堆核电站蒸汽发生器承压壳体连接。
进一步地,整个主给水管装置分为三个流体通道,分别为:给水接管组件流体通道100a、给水环管组件流体通道200a以及喷嘴流体通道212a;三个流体通道互相连通,给水接管组件流体通道100a是指由主给水接管110内径形成的通道,通道的进口是外部水源,通道出口连接给水环管组件流体通道200a,给水环管组件流体通道200a是由弯管310和朝向弯管310的三通第三连接部320c的内径形成的通道,通道出口连接给水环管210,喷嘴流体通道212a是由给水环管210上的开孔211和喷嘴213形成的流体通道,通道出口为蒸发器内部;蒸汽发生器正常运行和正常运行瞬态工况下,蒸汽发生器内的水位需要保证淹没给水出口。蒸汽发生器主给水从给水接管组件流体通道100a进入给水环管组件流体通道200a,流经喷嘴流体通道212a,通过喷孔213进入蒸汽发生器内部,三个流体通道内,流体的中心线沿水流方向逐渐上升。流经喷孔213时,主给水分散为小直径的水柱,更容易与蒸汽发生器内的流体充分混合均匀。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
综上所述,本发明实施例通过设置给水环管组件和热套管组件位于不同水平线、且给水环管组件位于热套管组件上方,来实现减轻管道内流体热分层效应,实现这一目的主要用到的结构是偏心异径管,偏心异径管可以再垂直方向上抬升其直径,使其与另一个表面对接,抬升的设计可以减轻管道内流体热分层效应;同时,在给水环管顶部表面开设多个开孔,开孔上焊接给水喷嘴,喷嘴上设置有数量众多的喷孔,因此,当蒸汽发生器主给水从热套管组件内的流体通道进入给水环管组件内的流体通道,流经喷嘴内部的流体通道,通过开孔进入蒸汽发生器内部,流经喷嘴喷孔时,主给水分散为小直径的水柱,更容易与蒸汽发生器内的流体充分混合均匀;由于喷嘴的开孔直径小,进入给水的异物可以被开孔拦截,异物不会进入到蒸汽发生器内部;同时,热套管组件与设置在蒸汽发生器本体上的主给水接管进行焊接连接,热套管组件与给水环管组件焊接连接,上述焊接结构降低了热套管组件和给水环管组件内流体排空的风险,基本排除了发生水锤的风险;另外,套管组件与主给水接管之间形成了水隙,当流体通道内流体温度发生较大变化时,由于水隙中的水的导热性能低于金属的导热性能,而且水的热容相对较大,主给水接管金属的温度变化幅度远小于流体通道内流体温度变化,水隙起到了温度变化的阻尼作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于压水堆核电站蒸汽发生器的主给水管装置,包括:
给水接管组件(100),设置在压水堆核电站蒸汽发生器承压壳体上,用于连接外部水源;
给水环管组件(200),设置在蒸汽发生器内,用于向蒸汽发生器注水;
其特征在于,所述给水环管组件(200)和给水接管组件(100)之间通过连接组件(300)密封连接;
所述给水接管组件(100)和给水环管组件(200)分别位于不同水平高度上、且给水环管组件(200)位于给水接管组件(100)上方,用于减轻管道内流体热分层效应。
2.根据权利要求1所述的主给水管装置,其特征在于,所述给水环管组件(200)包括:给水环管(210)以及两个第一偏心异径管(220),所述给水环管(210)的首尾两端分别对应连接一个所述偏心异径管(220);
所述连接组件(300)包括弯管(310)以及三通(320),所述三通(320)包括与每一所述偏心异径管(220)分别对应密封连接的第一连接部(320a)和第二连接部(320b),以及与所述弯管(310)一端连接的第三连接部(320c),所述弯管(310)另一端连接给水接管组件(100),所述三通(320)用于接收管道内的水源并将所述水源均匀分配至所述给水环管(210)的两端入口。
3.根据权利要求2所述的主给水管装置,其特征在于,所述第一连接部(320a)和第二连接部(320b)设置在同一轴线上,且直径相同;所述第三连接部(320c)直径大于第一连接部(320a)的直径。
4.根据权利要求3所述的主给水管装置,其特征在于,所述给水环管(210)的直径小于所述第三连接部(320c)的直径,每一所述第一偏心异径管(220)的直径沿远离三通(320)的方向缩径,每一所述第一偏心异径管底部表面(220a)在垂直方向上逐渐抬升以使底部表面(220a)与给水环管底部表面(210a)对接,用于减轻管道内流体热分层效应;
每一所述第一偏心异径管(220)分别与对应的所述第一连接部(320a)和第二连接部(320b)对接且密封连接。
5.根据权利要求4所述的主给水管装置,其特征在于,所述给水环管呈圆环型结构,给水环管顶部表面(210b)开设有多个间隔分布的开孔(211),每一所述开孔(211)上均设有一给水喷嘴(212),每一所述喷嘴(212)的顶部密封,所述喷嘴(212)上设置有多个喷孔(213),用于对所述蒸汽发生器均匀注水。
6.根据权利要求5所述的主给水管装置,其特征在于,还包括第一检查孔组件(410)和第二检查孔组件(420);
所述第一检查孔组件(410)设置在三通(320)内;所述第二检查孔组件(420)设置在给水环管组件(200)内部,并朝向三通(320);
第一检查孔组件(410)和第二检查孔组件(420)用于对所述给水接管组件(100)以及给水环管组件(200)内部进行视频检查并去除被所述开孔(211)或喷孔(213)拦截的异物;在蒸汽发生器工作期间,第一检查孔组件(410)和第二检查孔组件(420)处于密封状态。
7.根据权利要求2所述的主给水管装置,其特征在于,所述给水接管组件(100)包括主给水接管(110)以及部分地套设在主给水接管(110)内部的热套管组件(120),所述主给水接管(110)和热套管组件(120)之间形成有环形空隙、且所述主给水接管(110)和热套管组件(120)之间密封连接。
8.根据权利要求7所述的主给水管装置,其特征在于,所述热套管组件(120)包括依次密封连接的隔热套管(121)、第二偏心异径管(122)和调整管(123);
所述调整管(123)的直径小于所述隔热套管(121)的直径,所述第二偏心异径管(122)的直径沿远离隔热套管(121)的方向缩径,所述第二偏心异径管底部表面(122a)在垂直方向上逐渐抬升以使底部表面(122a)与调整管底部表面(123a)对接;所述隔热套管(121)套设在所述主给水接管(110)的水平段部分内。
9.根据权利要求8所述的主给水管装置,其特征在于,所述隔热套管(121)在靠近第二偏心异径管(122)处设置直径突变的支撑筒节(124),用于支撑隔热套管(121),所述隔热套管(121)、所述支撑筒节(124)和所述主给水接管(110)之间围合形成所述环形空隙,当所述压水堆核电站蒸汽发生器内部的流体注入环形空隙中形成水隙(111),用于降低主给水接管(110)内流体的温度变化。
10.根据权利要求1-9任一所述的主给水管装置,其特征在于,所述密封连接形式为焊接。
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