核電站蒸發(fā)器人孔蓋拆裝裝置研制及應用*

張曉春

(上海核工程研究設計院有限公司，上海 200233)

0 引 言

蒸汽發(fā)生器屬于核安全I級設備，蒸汽發(fā)生器一次側(cè)人孔螺栓屬于核安全I級承壓部件。每次停堆換料檢修期間，都需要打開人孔蓋，對蒸汽發(fā)生器的U型傳熱管進行相關(guān)檢查。蒸汽發(fā)生器螺栓拉伸機便用于檢修時一次側(cè)人孔蓋及螺栓的拆裝。在停堆換料時候在檢修時，需要將人孔蓋上16個螺栓進行移除，同時將人孔蓋轉(zhuǎn)移至暫存區(qū)域。該拆裝作業(yè)屬于檢修關(guān)鍵路徑，現(xiàn)場空間有限、輻射劑量大，各個電站對于該一次側(cè)人孔蓋的拆裝作業(yè)有著極高的要求。

由于人孔蓋與水平面成45°，一般可通過兩個手拉葫蘆及力矩扳手來完成人孔蓋的拆裝工作，此種方式存在著操作不便，耗時較長、力矩扳手可能會損傷螺栓及密封面等問題。因此，研制一種更為簡便實用的一次側(cè)人孔蓋拆裝裝置顯得尤為重要。

1 技術(shù)方案分析

通過對檢修過程中存在的問題進行分析，總結(jié)歸納出該拆裝裝置需要具備人孔蓋的起升下降、轉(zhuǎn)運以及螺栓的緊固及拆卸功能。就此功能能需求結(jié)合現(xiàn)場實際環(huán)境條件的基礎上進行研制。該一體式拆裝裝置主要包含吊裝轉(zhuǎn)運裝置以及螺栓拉伸機。其中吊裝轉(zhuǎn)運裝置用于人孔蓋的起升、下降及轉(zhuǎn)運，螺栓拉伸機用于人孔螺栓的預緊及松卸。如圖1所示。

圖1 一體式蒸汽發(fā)生器一次側(cè)人孔蓋拆裝裝置示意圖

2 裝置結(jié)構(gòu)設計

一體式蒸汽發(fā)生器一次側(cè)人孔蓋拆裝裝置的技術(shù)參數(shù)如表1所示。

(1) 吊裝轉(zhuǎn)運裝置

吊裝裝置用于一次側(cè)人孔蓋的起升、轉(zhuǎn)運。該吊裝轉(zhuǎn)運裝置主要實現(xiàn)人孔蓋和螺栓拉伸機在拆裝過程中的定位、托舉、起升下降等功能。吊裝裝運裝置移動小車本體、伸縮臂、微調(diào)裝置、懸臂吊等組成。如圖2所示。

移動小車本體主要由移動小車、支腿、三角支撐組成。支腿不使用時可插入移動小車內(nèi)部，支腿伸出后可定點固定作為整套裝置的支撐。

表1 裝置技術(shù)參數(shù)

圖2 吊裝轉(zhuǎn)運裝置

伸縮臂主要由手輪、減速箱、絲杠、絲杠螺母等。依靠手輪提供旋轉(zhuǎn)運動及動力，由絲動絲杠及絲杠螺母轉(zhuǎn)化輸出為直線運動[1]來實現(xiàn)人孔蓋沿45°方向的起升及下降。伸縮臂最大托舉重量為500 kg，行程為780 mm。

微調(diào)裝置主要包含伸縮臂調(diào)節(jié)裝置、橫向平臺、旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)平臺及定位銷組成。其中伸縮臂調(diào)節(jié)裝置內(nèi)部設置有絲杠及絲杠螺母用于調(diào)節(jié)伸縮臂的水平方位；橫向平臺依靠用于人孔蓋或者拉伸機與人孔法蘭的同軸度；旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)平臺用定位銷與人孔法蘭螺紋孔同軸度的調(diào)節(jié)。微調(diào)裝置中伸縮臂調(diào)節(jié)裝置、橫向平臺皆采用絲杠來調(diào)節(jié)。

懸臂吊用以人孔蓋拆裝及暫存過程中人孔蓋及螺栓拉伸機的吊裝。懸臂吊主要由手拉葫蘆、伸縮旋轉(zhuǎn)立柱及定位銷等組成。

該一體式蒸汽發(fā)生器一次側(cè)人孔蓋拆裝裝置在初次使用時需要根據(jù)現(xiàn)場人孔實際情況進行定位調(diào)節(jié)作業(yè)，在定位調(diào)節(jié)后設置相應標記，后續(xù)使用可直接按標記定位，進一步提高拆裝效率。

(2) 螺栓拉伸機

螺栓拉伸機是一種專門用于鎖緊或拆卸的液壓工具[2]，用于一次側(cè)人孔螺栓的預緊與松卸。一般使用的螺栓拉伸機可分為整體式和分組式兩種[3]。其中分組時拉伸機一般以幾個螺栓為一組，分幾組多次拉伸以保證螺栓受載均勻，設備尺寸小、質(zhì)量輕，便于搬運。整體式螺栓拉伸機可將全部螺栓同時進行同步拉伸，受力均勻，效率高，但設備外形尺寸較大，重量重?；谔岣邫z修效率及配套設計有轉(zhuǎn)運搬運裝置可用于搬運螺栓拉伸機，故采用整體式螺栓拉伸機進行了設計。

螺栓拉伸機主要用于各種規(guī)格螺栓的定值緊固和拆卸，其工作原理是利用氣動液壓泵提供的液壓源直接對螺栓施加拉伸力，該拉伸力根據(jù)材料的抗拉強度、屈服系數(shù)、需達到的預緊力及通過試驗所得拉伸力及伸長量的關(guān)系來決定，使被拉伸的螺栓在其彈性變形區(qū)內(nèi)被拉長，螺栓直徑產(chǎn)生微變，故而使螺母易于松動。

螺栓受到拉伸時，螺母會與法蘭接觸面脫離開來，操作人員人工旋緊螺母。卸掉螺栓拉伸機中的油壓后，螺母和接合面緊貼，從而將螺栓的軸向形變鎖住，也就是將剩余的螺栓載荷鎖在螺母里。當須拆除人孔蓋時，將螺栓再次拉伸，其所需拉伸力須略大于安裝時的拉伸力，此時螺母再次易于松動，操作人員此時采用松動螺母的方式來去除預緊力。當卸除油壓后，可便捷完成人孔蓋的拆除過程。

整體式螺栓拉伸機主要由螺栓拉伸機本體、液壓泵以及伸長量測量系統(tǒng)組成。如圖3所示。

圖3 螺栓拉伸機

螺栓拉伸機依靠氣動液壓泵提供的液壓源將16個人孔螺栓進行整體拉伸，然后采用撥桿松動(或擰緊)螺母，來進行人孔蓋的拆裝。并通過伸長量測量

系統(tǒng)對拉伸螺栓的伸長量進行監(jiān)測，以達到規(guī)定的擰緊力矩。

與傳統(tǒng)的采用力矩扳手來進行人孔蓋拆裝的方式相比，該螺栓拉伸機具備以下優(yōu)點：

(1) 無須額外的輔助設備，通過該設備能完成人孔蓋拆裝的整個過程；

(2) 使用純拉力的方式拉伸螺栓，無扭剪及側(cè)向力，對聯(lián)接接觸面無摩擦損傷[4]；

(3) 能更為精確的控制螺栓預緊力，使螺栓的受力更為均勻；

(4) 采用氣動液壓泵作為動力源，結(jié)構(gòu)緊湊，加壓便捷；

(5) 在拆裝人孔蓋過程中，通過伸長量測量軟件能跟蹤記錄每根螺栓長度參數(shù)，通過數(shù)據(jù)對照發(fā)現(xiàn)螺栓在使用過程中的變形情況。

在采用該套裝置之前，恰希瑪核電站每次停堆檢修需要多人輪流進入蒸汽發(fā)生器房間進行人孔蓋的拆裝工作一系列工作。在采用該套裝置之后，只需雙人即可完成相應的拆裝作業(yè)，有效減少了拆裝作業(yè)的人員及時間，減少檢修人員所受輻照劑量，為檢修工作提供便捷。

3 結(jié) 語

該一體式蒸汽發(fā)生器一次側(cè)人孔蓋拆裝裝置從設備功能需求出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，集起升/下降、轉(zhuǎn)運、吊裝、螺栓整體拉伸與一體，結(jié)構(gòu)緊湊，操作便捷?，F(xiàn)場只需提供氣源便可完成相關(guān)的人孔蓋的拆裝過程，氣動液壓泵并具備手動功能，如遇突發(fā)情況，可通過手動完成相應的加壓過程，較為便捷。

[1] 雷 萍,段化榮.渦輪絲杠升降機輔助支撐裝置的設計研究[J].機械研究與應用，2011(6):112-114.

[2] 唐建榮.液壓螺栓拉伸器原理及使用要點[J].工程機械與維修,2011(7):167-168.

[3] 朱成軍.整體主螺栓拉伸機在AP1000應用的可行性分析[J].設備管理與維修，2016(9):80-81.

[4] 崔遜波,陳 卓,劉石橋.整體螺栓拉伸機在反應堆壓力容器密封作業(yè)中的使用控制[J].壓力容器，2014(10):69-74.