壓力容器鑲塊冷裝銷孔加工裝置研究及應(yīng)用

李廣軍+潘曉東+彭杰

摘 要：壓水堆核電廠反應(yīng)堆堆內(nèi)構(gòu)件安裝是核電站工程建設(shè)關(guān)鍵路徑施工活動之一，其中壓力容器U型嵌入件和鑲塊定位銷銷孔鉆削及鉸制就是這一關(guān)鍵控制點之一。目前，U型嵌入件和鑲塊定位銷銷孔加工主要采用人工手持氣鉆加工、施工周期長、加工質(zhì)量不高、風險較大等問題，特別是在施工進度緊張時問題尤為突出。該文針對以上問題，研制了一套壓力容器鑲塊冷裝銷孔加工裝置，通過一系列鉆鉸試驗及現(xiàn)場應(yīng)用，總結(jié)了壓力容器鑲塊冷裝銷孔加工的關(guān)鍵工藝及參數(shù)。該加工裝置已成功運用于陽江核電3#、4#機組壓力容器鑲塊冷裝銷孔加工作業(yè)中，具有一定的推廣和借鑒價值。

關(guān)鍵詞：反應(yīng)堆壓力容器 U型嵌入件 鑲塊 鉆削 鉸制

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（a）-0009-02

壓水堆核電廠反應(yīng)堆的堆內(nèi)構(gòu)件安裝是核電工程關(guān)鍵路徑上的關(guān)鍵施工活動，具備施工周期長、質(zhì)量要求高、施工風險大等特點，其中堆內(nèi)構(gòu)件安裝施工的關(guān)鍵控制點就在于堆內(nèi)構(gòu)件安裝加工件的控制，U型嵌入件和鑲塊的定位銷銷孔鉆削及鉸制就是這一關(guān)鍵控制點之一。目前，U型嵌入件和鑲塊的定位銷銷孔加工主要采用人工手持氣鉆加工，施工周期長，加工質(zhì)量不高，風險較大等問題，特別是在施工進度緊張時問題尤為突出。

針對以上問題，以CPR1000核電機組壓力容器鑲塊銷孔加工為對象，研制了一套壓力容器鑲塊冷裝銷孔加工裝置，用于壓力容器鑲塊冷裝銷孔加工，本套設(shè)備主要功能是夾持在鑲塊上，對需要鉆削的位置進行定位，提供鉆削氣鉆的固定及導(dǎo)向，實現(xiàn)氣鉆穩(wěn)定、可靠地鉆削及鉸制，保證銷孔的加工質(zhì)量。

1 方案設(shè)計

1.1 方案分析

針對壓力容器鑲塊冷裝銷孔加工的要求，壓力容器鑲塊冷裝銷孔加工加工裝置的設(shè)計過程需要考慮以下幾個方面。

（1）為了保證銷孔加工的位置度、圓柱度及表面光潔度，加工裝置的夾持機構(gòu)及鉆模板需保證足夠的剛性及加工精度。

（2）因銷孔加工采用的氣鉆較重，人工操作及調(diào)整不便，為了減少人工勞動強度，降低人員技能要求，采用導(dǎo)軌式支架支撐氣鉆，轉(zhuǎn)動手輪驅(qū)動絲杠螺母帶動氣鉆運動。

（3）因銷孔加工需多次換鉆頭及鉸刀，為了避免拆卸加工裝置進行換刀，導(dǎo)致加工中心偏移，影響銷孔加工質(zhì)量，需采用一種快換結(jié)構(gòu)，減少操作難度，同時避免加工中心出現(xiàn)偏移。

綜合上述因素，壓力容器鑲塊冷裝銷孔加工裝置設(shè)計為蓋板式夾具結(jié)構(gòu)，主要包括鉆模板、支架、小型氣鉆及配套工具等組成，整體布置如圖1所示。

1.2 工作原理及工藝流程

1.2.1 工作原理

壓力容器鑲塊冷裝銷孔加工裝置安裝在壓力容器鑲塊上（U型嵌入件已安裝到位），首先采用2個定位銷以單側(cè)的U型嵌入件銷孔底孔為基準對鉆模板進行定位，再采用2個螺栓將鉆模板固定在壓力容器鑲塊表面，并調(diào)整鉆模板上的夾緊機構(gòu)使鉆模板安裝牢固；然后將安裝有氣鉆的支架安裝到鉆模板，調(diào)整氣鉆中心使之對準需要加工的銷孔，再固定滑臺；滑臺上安裝滾珠絲杠，滾珠絲杠末端固定手輪，轉(zhuǎn)動手輪可驅(qū)動氣鉆進給，實現(xiàn)壓力容器鑲塊銷孔加工功能。

1.2.2 工藝流程

經(jīng)過多次試驗及驗證，確定了4次鉆孔、3次鉸孔的銷孔加工工藝流程，為避免鉆孔及鉸孔中出現(xiàn)異常情況，同時增加Φ24.1、Φ24.2等不同規(guī)格備用鉸刀，可對加工質(zhì)量不合格的銷孔進行修正，以滿足使用需求，具體工藝流程圖2所示。

2 主要技術(shù)指標

壓力容器鑲塊冷裝銷孔加工裝置的主要技術(shù)指標有：

（1）鉆、鉸孔加工滿足24 mm≤Ф≤25 mm的光孔要求。

（2）各部件單重不超過10 kg，2個人能輕松完成設(shè)備安裝及調(diào)整。

（3）與壓力容器鑲塊接觸的位置均采用尼龍隔離，不會損傷鑲塊表面。

3 技術(shù)難度及解決方法

3.1 技術(shù)難點

（1）鉆模板的剛性及安裝穩(wěn)定性對銷孔的加工質(zhì)量的影響銷孔加工過程中產(chǎn)生的作用力可能會導(dǎo)致鉆模板出現(xiàn)振動，嚴重時甚至位移，導(dǎo)致鉆孔中心發(fā)現(xiàn)變化，影響銷孔的加工質(zhì)量。

（2）懸臂式支架變形對鉆孔中心的影響懸臂結(jié)構(gòu)的支架因鉆削反作用力及設(shè)備自重會產(chǎn)生一定的變形，會導(dǎo)致氣鉆中心與鉆孔中心不重合，影響銷孔的圓柱度及表面質(zhì)量。

3.2 解決方法

（1）鉆模板除采用2組螺栓固定在鑲塊上外，還在鉆模板上設(shè)置2組夾緊裝置，采用長螺桿夾緊鑲塊上下表面，提高整個裝置的安裝穩(wěn)定性及可靠性。

（2）支架采用T型滑槽結(jié)構(gòu)與鉆模板配合，再采用螺釘緊固鎖死，在保證銷孔加工行程及換刀尺寸的空間要求下，盡量縮短支架的懸臂長度，同時設(shè)置加強筋，減少支架遠端因鉆削反作用力及設(shè)備自重引起的變形量，減少對鉆孔中心的影響。

4 應(yīng)用實例

壓力容器鑲塊冷裝銷孔加工裝置首次應(yīng)用于陽江核電3#、4#機組的壓力容器鑲塊銷孔加工，其中3#機組壓力容器鑲塊銷孔加工后測量的尺寸偏差結(jié)果見表1。

加工后銷孔尺寸的測量結(jié)果表明，壓力容器鑲塊冷裝銷孔加工裝置的加工質(zhì)量良好，3#機組壓力容器的16個銷孔加工，除0°方向右上、270°方向左下銷孔采用備用鉸刀修正導(dǎo)致尺寸較大，其余銷孔均一次加工成型，最大尺寸偏差為0.037 mm，小于孔徑0.05 mm的偏差要求。另外，現(xiàn)場操作人員由3～4人減少至2人，同時降低了操作人員的工作強度及技能要求，并將一個機組共16個銷孔的加工時間由兩周縮短至一周內(nèi)（5個工作日）。

5 結(jié)語

該文提出的壓力容器鑲塊冷裝銷孔加工裝置已在陽江3#、4#機組成功應(yīng)用，該套設(shè)備加工的銷孔質(zhì)量良好，尺寸精度穩(wěn)定，完全滿足了設(shè)計要求；另外，降低了人員數(shù)量及技能要求，提高了工作效率，大大縮短了施工周期。另外，總結(jié)了一套壓力容器鑲塊冷裝銷孔加工的關(guān)鍵工藝和技術(shù)參數(shù)，對保證銷孔最終的表面質(zhì)量及尺寸精度具有一定的指導(dǎo)意義，配合該套設(shè)備進行銷孔加工的方案是完全可行的，具有實用和推廣的價值。

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