李广军+潘晓东+彭杰
摘 要：压水堆核电厂反应堆堆内构件安装是核电站工程建设关键路径施工活动之一，其中压力容器U型嵌入件和镶块定位销销孔钻削及铰制就是这一关键控制点之一。目前，U型嵌入件和镶块定位销销孔加工主要采用人工手持气钻加工、施工周期长、加工质量不高、风险较大等问题，特别是在施工进度紧张时问题尤为突出。该文针对以上问题，研制了一套压力容器镶块冷装销孔加工装置，通过一系列钻铰试验及现场应用，总结了压力容器镶块冷装销孔加工的关键工艺及参数。该加工装置已成功运用于阳江核电3#、4#机组压力容器镶块冷装销孔加工作业中，具有一定的推广和借鉴价值。
关键词：反应堆压力容器 U型嵌入件 镶块 钻削 铰制
中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）07（a）-0009-02
压水堆核电厂反应堆的堆内构件安装是核电工程关键路径上的关键施工活动，具备施工周期长、质量要求高、施工风险大等特点，其中堆内构件安装施工的关键控制点就在于堆内构件安装加工件的控制，U型嵌入件和镶块的定位销销孔钻削及铰制就是这一关键控制点之一。目前，U型嵌入件和镶块的定位销销孔加工主要采用人工手持气钻加工，施工周期长，加工质量不高，风险较大等问题，特别是在施工进度紧张时问题尤为突出。
针对以上问题，以CPR1000核电机组压力容器镶块销孔加工为对象，研制了一套压力容器镶块冷装销孔加工装置，用于压力容器镶块冷装销孔加工，本套设备主要功能是夹持在镶块上，对需要钻削的位置进行定位，提供钻削气钻的固定及导向，实现气钻稳定、可靠地钻削及铰制，保证销孔的加工质量。
1 方案设计
1.1 方案分析
针对压力容器镶块冷装销孔加工的要求，压力容器镶块冷装销孔加工加工装置的设计过程需要考虑以下几个方面。
（1）为了保证销孔加工的位置度、圆柱度及表面光洁度，加工装置的夹持机构及钻模板需保证足够的刚性及加工精度。
（2）因销孔加工采用的气钻较重，人工操作及调整不便，为了减少人工劳动强度，降低人员技能要求，采用导轨式支架支撑气钻，转动手轮驱动丝杠螺母带动气钻运动。
（3）因销孔加工需多次换钻头及铰刀，为了避免拆卸加工装置进行换刀，导致加工中心偏移，影响销孔加工质量，需采用一种快换结构，减少操作难度，同时避免加工中心出现偏移。
综合上述因素，压力容器镶块冷装销孔加工装置设计为盖板式夹具结构，主要包括钻模板、支架、小型气钻及配套工具等组成，整体布置如图1所示。
1.2 工作原理及工艺流程
1.2.1 工作原理
压力容器镶块冷装销孔加工装置安装在压力容器镶块上（U型嵌入件已安装到位），首先采用2个定位销以单侧的U型嵌入件销孔底孔为基准对钻模板进行定位，再采用2个螺栓将钻模板固定在压力容器镶块表面，并调整钻模板上的夹紧机构使钻模板安装牢固；然后将安装有气钻的支架安装到钻模板，调整气钻中心使之对准需要加工的销孔，再固定滑台；滑台上安装滚珠丝杠，滚珠丝杠末端固定手轮，转动手轮可驱动气钻进给，实现压力容器镶块销孔加工功能。
1.2.2 工艺流程
经过多次试验及验证，确定了4次钻孔、3次铰孔的销孔加工工艺流程，为避免钻孔及铰孔中出现异常情况，同时增加Φ24.1、Φ24.2等不同规格备用铰刀，可对加工质量不合格的销孔进行修正，以满足使用需求，具体工艺流程图2所示。
2 主要技术指标
压力容器镶块冷装销孔加工装置的主要技术指标有：
（1）钻、铰孔加工满足24 mm≤Ф≤25 mm的光孔要求。
（2）各部件单重不超过10 kg，2个人能轻松完成设备安装及调整。
（3）與压力容器镶块接触的位置均采用尼龙隔离，不会损伤镶块表面。
3 技术难度及解决方法
3.1 技术难点
（1）钻模板的刚性及安装稳定性对销孔的加工质量的影响销孔加工过程中产生的作用力可能会导致钻模板出现振动，严重时甚至位移，导致钻孔中心发现变化，影响销孔的加工质量。
（2）悬臂式支架变形对钻孔中心的影响悬臂结构的支架因钻削反作用力及设备自重会产生一定的变形，会导致气钻中心与钻孔中心不重合，影响销孔的圆柱度及表面质量。
3.2 解决方法
（1）钻模板除采用2组螺栓固定在镶块上外，还在钻模板上设置2组夹紧装置，采用长螺杆夹紧镶块上下表面，提高整个装置的安装稳定性及可靠性。
（2）支架采用T型滑槽结构与钻模板配合，再采用螺钉紧固锁死，在保证销孔加工行程及换刀尺寸的空间要求下，尽量缩短支架的悬臂长度，同时设置加强筋，减少支架远端因钻削反作用力及设备自重引起的变形量，减少对钻孔中心的影响。
4 应用实例
压力容器镶块冷装销孔加工装置首次应用于阳江核电3#、4#机组的压力容器镶块销孔加工，其中3#机组压力容器镶块销孔加工后测量的尺寸偏差结果见表1。
加工后销孔尺寸的测量结果表明，压力容器镶块冷装销孔加工装置的加工质量良好，3#机组压力容器的16个销孔加工，除0°方向右上、270°方向左下销孔采用备用铰刀修正导致尺寸较大，其余销孔均一次加工成型，最大尺寸偏差为0.037 mm，小于孔径0.05 mm的偏差要求。另外，现场操作人员由3～4人减少至2人，同时降低了操作人员的工作强度及技能要求，并将一个机组共16个销孔的加工时间由两周缩短至一周内（5个工作日）。
5 结语
该文提出的压力容器镶块冷装销孔加工装置已在阳江3#、4#机组成功应用，该套设备加工的销孔质量良好，尺寸精度稳定，完全满足了设计要求；另外，降低了人员数量及技能要求，提高了工作效率，大大缩短了施工周期。另外，总结了一套压力容器镶块冷装销孔加工的关键工艺和技术参数，对保证销孔最终的表面质量及尺寸精度具有一定的指导意义，配合该套设备进行销孔加工的方案是完全可行的，具有实用和推广的价值。
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